En galax där ett svart hål stoppar ny stjärnbildning

 

Bild GS-10578 https://www.cam.ac.uk  representerar en unik möjlighet att studera hur de största galaxerna i universum blev – och förblev – vilande. Bild: Francesco D'Eugenio.

Ett internationellt forskarlag under ledning från University of Cambridge använde Webbteleskopet för att observera en galax som är ungefär lika stor som Vintergatan i det tidiga universum Tiden är ungefär två miljarder år efter Big Bang. Galaxen har ett svart hål likt flertalet andra galaxer. Men här har stjärnbildningen nästan helt avstannat, beskriver Francesco D'Eugenio, en av huvudförfattarna till studien som gjordes vid Kavli institute för kosmologi i Cambridge.

Galaxen heter officiellt GS-10578 men har smeknamnet "Pablos galax" efter den forskare som bestämde sig för att observera den i detalj. Dess totala massa är ungefär 200 miljarder gånger större än solens massa och de flesta av dess stjärnor bildades för mellan 12,5 och 11,5 miljarder år sedan.

– I det tidiga universum bildar de flesta galaxer mängder av stjärnor så det är intressant att se en så massiv avstannad stjärnbildning i en galax vid den här tidsperioden, beskriver professor Roberto Maiolino, medförfattare Kavli institute. "Om den hade haft tillräckligt med tid för att nå den här massiva storleken och mängden av stjärnor bör den process som stoppade stjärnbildningen sannolikt skett relativt snabbt."

Med hjälp av Webbteleskopet upptäckte forskarna att galaxen kastar ut stora mängder gas med en hastighet av cirka 1 000 kilometer per sekund vilket är tillräckligt snabbt för att gasen ska undkomma galaxens gravitation. Dessa utkast  kommer från rörelser i det svarta hålet i centrum.

Liksom andra galaxer med växande svarta hål har "Pablos galax" snabba utströmmande vindar av gas. Det är en kallare gas än den heta gas som annars brukar kastas ut från växande svarta hål vilket innebär att den är tätare och inte avger ljus vilket het gas gör. Webb, med sin överlägsna känslighet, kan se de mörka gasmolnen som lämnar galaxen genom att gasen blockerar en del av ljuset från galaxen bakom dem.

Gasmassan som kastas ut från galaxen är stor nog för att stoppa möjligheten till ny stjärnbildning. I grund och botten svälter det svarta hålet ihjäl galaxen (innebärande att det omöjliggörs stjärnbildning). Resultaten redovisas i tidskriften Nature Astronomy.

Referens: Francesco D’Eugenio, Pablo G. Pérez-González et al. ‘A fast-rotator post-starburst galaxy quenched by supermassive black-hole feedback at z=3.’ Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02345-

Den första mörka energin kan lösa de två gåtfullaste frågorna inom kosmologi

 

Bild wikipedia Universums storskaliga sammansättning enligt en analys av data från WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) (Explorer 80) ett NASA-rymdteleskop som hade som uppgift att mäta den kosmiska bakgrundsstrålning som har sitt ursprung av Big Bang.

En gåta är "Hubbles lag", som hänvisar till en obalans i mätningsresultat av hur snabbt universum expanderar. Den andra handlar om observationer av många tidiga, ljusstarka galaxer som existerade vid en tidpunkt då det  inte borde funnits galaxer och som visar sig äldre än universum.

Nu har MIT-teamet (Massachusetts Institute of Technology) funnit att båda gåtorna skulle kunna lösas om det tidiga universum innehöll mörk energi. En okänd form av energi som fysiker misstänker får universum att expandera och ge en fortsatt ökning av denna än idag. Tidig mörk energi är ett liknande, hypotetiskt fenomen som bara kan ha gjort ett kort framträdande och påverkat universums expansion i dess första ögonblick innan det försvann helt. Inte att förväxla med mörk energi som senare dök upp (kanske omvandlades den tidiga mörka energin till den som sedan finns, om nu denna energi  existerat eller existerar)

Vissa fysiker har misstänkt att tidig mörk energi kan vara nyckeln till att lösa Hubbles lag eftersom denna mystiska kraft skulle kunna påskynda universums tidiga expansion och förklara de två nämnda gåtorna ovan.

Forskarna har nu funnit att tidig mörk energi också kan förklara det förbryllande antalet ljusstarka galaxer som astronomer har observerat i det unga universum. I sin nya studie, som publicerats i dagarna i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society har forskarna genom datormodellering visat hur galaxer bildades under universums första hundra miljoner år. Och hur de inkorporerade en mörk energikomponent bara under den tidigaste tidremsan, de fann  att antalet galaxer som uppstod ur den ursprungliga miljön blommade ut och passa in i astronomernas observationer.

"Du har de här öppna pusslen, beskriver Rohan Naidu, postdoktor vid MIT:s Kavliinstitut för astrofysik och rymdforskning och en av studiens författare. "Vi finner att tidig mörk energi faktiskt är en mycket elegant lösning på två av  gåtorna inom kosmologi som är mest intressanta."

Baserat på vanliga kosmologiska modeller och galaxbildningsmodeller borde det tagit tid för universum att bilda de första galaxerna. Det borde tagit miljarder år för urgasen att bilda stjärnor till ett antal galaxer lika stora och ljusstarka som Vintergatan. Men likväl fanns de bara några 100tal miljoner efter BigBang.

2023 gjorde NASA:s James Webb Space Telescope (JWST) en häpnadsväckande observation. Teleskopet som har förmågan att blicka längre tillbaka i tiden än något annat observatorium kan upptäckte då ett överraskande antal ljusstarka galaxer lika stora som Vintergatan under de första 500 miljoner åren efter BigBang då universum bara var 3 procent av sin nuvarande ålder.

För fysiker innebär observationerna att det antingen är något fundamentalt fel med fysiken som ligger till grund för kosmologin eller att det saknas en ingrediens i det tidiga universum som forskarna inte har tagit hänsyn till. MIT-teamet undersökte möjligheten av det senare och kom fram till att den saknade ingrediensen kan vara tidig mörk energi.

Fysiker har föreslagit att tidig mörk energi är en sorts antigravitationskraft som aktiveras vid universums första tid. Denna kraft skulle motverka gravitationens dragning inåt och påskynda universums tidiga expansion, på ett sätt som skulle lösa obalansen i mätningarna. Tidig mörk energi anses därför vara den mest sannolika lösningen på Hubblespänningen.

MIT-teamet undersökte om tidig mörk energi också kan vara nyckeln till att förklara den oväntade populationen av stora, ljusstarka galaxer som upptäckts av JWST i det tidiga universum. I studien har fysikerna undersökt hur tidig mörk energi kan påverka den tidiga strukturen i universum som gav upphov till de första galaxerna. De fokuserade på bildandet av halos av mörk materia – områden i rymden där gravitationen råkar vara starkare och där materia börjar ackumuleras.

"Vi tror att halos av mörk materia är universums osynliga skelett", förklarar Shen. – Strukturer av mörk materia bildas först och sedan bildas galaxer inuti dessa strukturer. Så vi förväntar oss att antalet ljusstarka galaxer borde vara proportionellt mot antalet stora halos av mörk materia.

Fysiker har fastställt att det finns minst sex huvudsakliga kosmologiska parametrar, varav en är Hubblekonstanten - en term som beskriver universums expansionshastighet. Andra parametrar beskriver densitetsfluktuationer i den ursprungliga soppan, omedelbart efter Big Bang ur vilken halos av mörk materia så småningom bildades.

MIT-teamet resonerade att om tidig mörk energi påverkar universums tidiga expansionshastighet på ett sätt som löser upp Hubblespänningen kan det påverka balansen mellan de andra kosmologiska parametrarna på ett sätt som kan öka antalet ljusstarka galaxer som dyker upp i tidigt skede. För att testa sin teori inkorporerade de en modell av tidig mörk energi (samma som råkar lösa upp Hubblespänningen) i ett empiriskt ramverk för galaxbildning för att se hur de tidigaste strukturerna av mörk materia utvecklas och ger upphov till de första galaxerna.

– Vad vi visar är att skelettstrukturen i det tidiga universum förändras på ett subtilt sätt där amplituden av fluktuationer ökar och man får stora halos och ljusstarkare galaxer som är på plats vid tidigare tidpunkter än man tidigare ansett,  beskriver Naidu. "Det betyder att saker och ting var rikligare och mer samlade i det tidiga universum."

– A priori hade jag inte förväntat mig att förekomsten av JWST:s tidiga ljusstarka galaxer skulle ha något att göra med tidig mörk energi. Men observationen visar kosmologiska parametrar i en riktning som ökar förekomsten av tidiga galaxer är intressant, beskriver Marc Kamionkowski, professor i teoretisk fysik vid Johns Hopkins University. Jag tror att mer arbete kommer att behöva göras för att etablera en koppling mellan tidiga galaxer och tidig mörk energi men oavsett hur det går är det en intressant och förhoppningsvis i slutändan fruktbar sak att testa, beskriver Kamionkowski, vilken dock ej själv var med i studien.

"Vi demonstrerade potentialen hos tidig mörk energi som en enhetlig lösning på de två stora frågorna som kosmologin står inför. Detta kan vara ett bevis för dess existens om resultaten från JWST konsolideras ytterligare, avslutar Vogelsberger. I framtiden kan vi införliva detta i stora kosmologiska simuleringar för att se vilka detaljerade förutsägelser vi får.

Studiens medförfattare inkluderade huvudförfattaren och Kavli-postdoktorn Xuejian (Jacob) Shen, och MIT-professorn i fysik Mark Vogelsberger, tillsammans med Michael Boylan-Kolchin vid University of Texas i Austin och Sandro Tacchella vid University of Cambridge.

Om det finns mörk materia och mörk energi måste det enligt mig bildats vid BigBang likt vanlig energi och vanlig materia. Men jag anser att all form av energi och materia är av samma slag men olika former vi ännu ej förstår. Men för att förklara varför det anses finnas två slags energi och materia måste vi börja att på allvar tänka utifrån strängteorins fysik. Jag tror att strängteorin är svaret på hur allt hänger samman. 

Webbteleskopet undersöker vad som finns i Vintergatans yttre områden.

 

Bild https://science.nasa.gov Forskare har använt NASA:s James Webb Space Telescope för att undersöka utvalda stjärnbildande områden i de yttre av Vintergatan i kort- och mellaninfrarött ljus. Inom ett stjärnbildningsområde här känt som Digel Cloud 2S, observerades  unga, nybildade stjärnor och långa jetstrålar av material som utgick därifrån. Den av Webbteleskopet tagna bilden visar även  många galaxer och röda nebulösa (gasstrukturer) i regionens bakgrund. I bilden ses färger i olika filter från Webbs MIRI och NIRCam: rött (F1280W, F770W, F444W), grönt (F356W, F200W) och blått (F150W; F115W).

NASA, ESA, CSA, STScI, M. Ressler (JPL).

Ett team av forskare använde Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) och MIRI (Mid-Infrared Instrument) för att avbilda utvalda områden inom två molekylmoln som kallas Digel Clouds 1 och 2. Med sin höga grad av känslighet och höga upplösning upplöste Webb-datan dessa områden som innehåller stjärnhopar där stjärnbildning pågår i en aldrig tidigare skådad detaljrikedom. Detaljer i datan inkluderar komponenter i hopen, såsom mycket unga protostjärnor, utflöden och jetstrålar, samt distinkta nebulosastrukturer.

Dessa Webb-observationer som kom utifrån teleskoptid som tilldelats Mike Ressler vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien gjorde det möjligt att studera stjärnbildning i Vintergatans yttre på samma detaljnivå som observationer av stjärnbildning i vårt eget grannskap i galaxen.

I Digel Cloud 2S finns en hop nybildade stjärnor 58000 ljusår från Vintergatans centrum galaxen här är relativt fattigt på grundämnen tyngre än väte och helium. Denna sammansättning gör att de liknar dvärggalaxer och vår egen Vintergata under dess tidiga historia. Detta var anledningen till att teamet tog tillfället i akt att använda Webb för att fånga aktiviteten som sker i fyra hopar av unga stjärnor i Digels moln 1 och 2: Områdena benämns 1A, 1B, 2N och 2S.

I Cloud 2S fångade Webb huvudhopen där som innehåller unga nybildade stjärnor. Detta molekyltäta område är ganska aktivt eftersom flera stjärnor sänder ut långsträckta jetstrålar av materia från sina poler. Dessutom upptäckte forskarna att ett underkluster kunde finnas i molnet något man även misstänkt skulle finnas här.

"Vi vet från studier av andra närliggande stjärnbildningsområden att när stjärnor bildas under sin tidiga fas börjar de sända ut jetstrålar av material från sina poler", beskriver Ressler, studiens andre författare och huvudforskare i observationsprogrammet. "Det som var fascinerande och häpnadsväckande för mig i Webb-datan är att det finns flera jetstrålar som skjuter ut i olika riktningar från denna stjärnhop. Det är lite som en fyrverkeripjäs, där man ser saker skjuta hit och dit i alla riktningar, beskriver han.

Webb-bilderna ses i skimmer över ytan av Digel-molnen och är bara en startpunkt för teamets undersökning. De har för avsikt att återbesöka denna utpost i Vintergatan för att söka svar på en mängd aktuella mysterier, ex det relativa överflödet av stjärnor med olika massor i det yttre av galaxer. Mätningen kan hjälpa astronomer att förstå hur en viss miljö kan påverka olika typer av stjärnor att bildas och hur.

– Jag är intresserad av att fortsätta studera hur stjärnbildning sker i områden som detta. Genom att kombinera data från olika observatorier och teleskop kan vi undersöka varje steg i evolutionsprocessen, beskriver Natsuko Izumi vid Gifu University och National Astronomical Observatory of Japan, som var huvudförfattare till studien. – Vi planerar också att undersöka cirkumstellära skivor (skivor av gas och stoft runt stjärnor där planeter bildas.) i det yttre av Vintergatan. Vi vet fortfarande inte varför deras livstid är kortare än i stjärnbildningsområden som ligger närmare oss och centrum av galaxen. Och naturligtvis skulle jag vilja förstå kinematiken hos de jetstrålar som vi upptäckte i Cloud 2S.

Studien har publicerats i tidskriften Astronomical Journal.

Observationerna gjordes som en del i programmet  Guaranteed Time Observation program 1237 .

En utmaning till BigBang

 

Bild wikipedia. Den kosmiska bakgrundsstrålningen anses vara ett av bevisen för att big bang-teorin är riktig. Den översta bilden visar rödskiftning i bakgrundsstrålningen på grund av jordens rörelse i universum. I mittenbilden syns Vintergatans strålning som ett bälte över bilden. På den nedre bilden har man kompenserat för bakgrundsstrålningen.

Lior Shamir, docent i datavetenskap vid Kansas university använde bilder från  tre teleskop bilder på fler än 30 000 galaxer för att mäta galaxernas rödförskjutning baserat på galaxernas avstånd från jorden. Ju mer rödförskjutet ljuset från en galax är, desto snabbare rör sig galaxen bort från jorden, tvärtom gäller vid blåförskjutning. 

"På 1920-talet upptäckte Edwin Hubble  och George Lemaitre att ju mer avlägsen galaxen är, desto snabbare rör den sig bort från jorden", beskriver Shamir. 

Den upptäckten ledde till Big Bang-teorin vilken visar att universum började expandera för cirka 13,8 miljarder år sedan. Ungefär samtidigt föreslog den framstående astronomen Fritz Zwicky att galaxer som fanns längre bort från jorden egentligen inte rörde sig snabbare.

Zwickys tes var att den rödförskjutning som observerats från jorden inte beror på att galaxerna rör sig utan på att ljusfotonerna förlorar sin energi när de färdas genom rymden. Ju längre ljuset färdats, desto mer energi förlorar fotonerna vilket leder till en illusion av att galaxer som ligger längre bort från jorden rör sig snabbare.

"Teorin om det trötta ljuset försummades till stor del, eftersom astronomer antog Big Bang-teorin som konsensusmodell för universum", beskriver Shamir. Men vissa astronomers tilltro till Big Bang-teorin började försvagas när det kraftfulla James Webbteleskopet började användas. JWST gav bilder av det mycket unga universum, men i stället för att visa det unga universum som astronomerna förväntade sig med få eller inga färdiga galaxer visades det finnas stora galaxer redan då. Om Big Bang inträffat som forskarna tror skulle dessa galaxer då vara äldre än själva universum.

Medan nya bilder kastade tvivel över Big Bangteorin som den utarbetats, använde Shamirs studie den konstanta rotationshastigheten hos jorden runt Vintergatans centrum för att undersöka rödförskjutningen hos galaxer som rör sig i olika hastigheter i förhållande till jorden  för att testa hur förändringen i rödförskjutningen svarar på förändringen i hastighet.

– Resultaten visade att galaxer som roterar i motsatt riktning i förhållande till Vintergatan har lägre rödförskjutning jämfört med galaxer som roterar i samma riktning i förhållande till Vintergatan, beskriver Shamir. "Den skillnaden återspeglar jordens rörelse när den roterar med Vintergatan. Men resultaten visade också att skillnaden i rödförskjutning ökade när galaxerna befann sig längre bort från jorden.

– Eftersom jordens rotationshastighet i förhållande till galaxerna är konstant kan orsaken till skillnaden vara avståndet mellan galaxerna och jorden. Det visar att galaxernas rödförskjutning förändras med avståndet, vilket är vad Zwicky förutspådde i sin teori om trött ljus.

Shamirs forskning publicerades nyligen i Particles, en kvartalsvis internationell, öppen referentgranskad tidskrift som täcker alla aspekter av kärnfysik, partikelfysik och astrofysikvetenskap.

JA att BigBang är det slutliga svaret på hur universum kom till är jag  tveksam till. Det finns många teorier om vad universum är, var det finns och hur det kom till. Men för att fysik ska fungera måste man arbeta efter ett paradigm och detta är i dag BigBang. Men jag tvivlar på om det är sanningen eller verkligheten. Vad är ex tid och rum?

Robotsvärm ska undersöka grottor på Mars

 

Bild wikipedia THEMIS bild av troliga grottingångar på Arsia Mons. Groparna har informellt döpts till (A) Dena, (B) Chloe, (C) Wendy, (D) Annie, (E) Abby (vänster) och Nikki, och (F) Jeanne.

En enorm kanjon sträcker sig över Mars. Valles Marineris. Den är 3 000 kilometer lång, 600 kilometer bred och i genomsnitt åtta kilometer djup. Dess latinska namn går tillbaka till Mars sond"Mariner", villken upptäckte dalen i början av 1970-talet. 

Sedan 2012 har denna stora kanjon fått särskild uppmärksamhet av den tyska rymdstyrelsen vid det tyska flyg- och rymdcentret (DLR). Det tyska forskningsinitiativet VaMEx som syftar till att utveckla nyckelteknologier för robotutforskning i denna svåra terräng genom en svärm av drönare och markrobotar för att bilda ett komplext övergripande system.

VaMEx-initiativ syftar till att utforska kanjonens raviner och grottor. Det ska också att letas efter spår av flytande vatten och möjligt liv som skulle kunna finnas  i skyddade nischer. För detta ändamål vill DLR ta med sig en svärm av autonoma, sammankopplade robotar till Mars: De kommer att operera på marken, i luften och i grottor, där de kommer att samla in bilder och annan data. Huruvida robotsvärmen fungerar som planerat kommer att testas under ett analogt uppdrag 2025.

 Deltagarna kommer först att simulera Mars-uppdraget på jorden troligen i ett stenbrott i Tyskland. UAP-kameran (Unidentified Anomalous Phenomena". Kamerans namn kommer från dess förmåga att använda artificiell intelligens för att specifikt upptäcka okända himmelska fenomen, som de som observerats på jorden. från Würzburg kommer också att spela en viktig roll i denna simulering. Videoinspelningar från skyn kommer att ge tillräckligt stor mängd data för att testa kommunikationssystemets motståndskraft.

I ett eventuellt uppföljningsprojekt kommer hårdvaran behöva anpassas för att användas i  Marsmiljön, förklarar projektledaren professor Håkan Kaya. Förhållandena på Mars är hårda: Atmosfären är tunn, medeltemperaturen är minus 63 grader Celsius och stora sandstormar sveper regelbundet över Mars. Würzburg VaMEx-3-delprojektet

"Demonstration av en komplett radiolänk för satellitkommunikation med icke-siktade rovers för utforskning av Valles Marineris" finansieras av den tyska rymdorganisationen vid DLR under koden 50RK2451A med medel från det federala ministeriet för ekonomi och klimatskydd efter ett beslut av den tyska förbundsdagen.

Projektet är baserat vid Interdisciplinary Research Centre for Extraterrestrial Studies (IFEX) vid universitetet i Würzburg. Förutom projektledarna professor Håkan Kayal och Clemens Riegler är fyra andra medarbetare och tre studentassistenter involverade i delprojektet VaMEx3-MarsSymphony. Den officiella starten för det tvååriga projektet var den 1 augusti 2024. Kick-off-mötet ägde rum den 5 september 2024 på DLR Space Agency i Bonn.

Superjordar söktes vid metallfattiga stjärnor

 

Bild wikipedia. Två tänkbara superjordar, med Jorden som jämförelse (till höger).

En superjord är en exoplanet (gasplanet) vars massa är större än Jordens, men mindre än solsystemets mindre gasjättar Uranus och Neptunus.

I en ny studie ger astronomer vid Ohio State University bevis på gränserna av hur och var  planeter  kan bildas och man har funnit att planeter som är större än jorden  har svårt för  att bildas i närheten av stjärnor med lågt metallinnehåll.

Med solen som baslinje kan astronomer mäta när en stjärna bildades genom att bestämma dess metallinnehåll eller nivån av tunga grundämnen som finns i solen. Metallrika stjärnor eller nebulosor bildades relativt nyligen, medan metallfattiga objekt  fanns under det tidiga universum.

Tidigare studier har visat ett svagt samband mellan metallinnehåll och planetbildning och man har noterat att när en stjärnas metallinnehåll minskar, minskar också planetbildning för vissa planetpopulationer, så kallade superjordar. Ändå är detta arbete det första som observerar och visar riktigheten i detta, att nuvarande teorier stämmer. Det är betydligt ovanligare att det bildas superjordar nära metallfattiga stjärnor än metallrika stjärnor vilket tyder på en strikt gräns för de förhållanden som krävs för att en sådan ska bildas, beskriver huvudförfattaren till studien  Kiersten Boley nybliven doktor i astronomi vid Ohio State University.

När stjärnor cirkulerar genom historien och åldras  och slutar som  supernovor bildas nya slag av metaller som berikar den omgivande rymden. Metaller som ex järn då bildas planeter som är metallrika som Jorden. Men även för stjärnor med lägre metallinnehåll trodde man allmänt att antalet planeter till viss del kunde bildas inom, beskriver Boley.

Andra studier har föreslagit att planetbildningen i Vintergatan borde börja när stjärnor finns mellan negativ metallinnehåll på 2,5 och minus 0,5 men hittills har den teorin varit obevisad.

För att testa denna teori utvecklade och sökte teamet igenom en katalog med 10 000 av de mest metallfattiga stjärnorna som observerats av NASA:s TESS-uppdrag (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Om det hade varit korrekt, skulle en extrapolering av kända trender för att söka efter små, kortperiodiska planeter runt ett område med 85 000 metallfattiga stjärnor ha lett dem till att upptäcka cirka 68 superjordar.

Förvånansvärt nog upptäckte forskarna i detta arbete inga alls, beskriver Boley.  Forskare sätter nu en tidsram under vilken metallinnehåll var för lågt för att planeter skulle kunna bildas vilken sträcker sig till ungefär halva universums ålder. Det innebär att superjordar inte bildades tidigt i universums historia. " Sju miljarder år bakåt i tiden är förmodligen den perfekta punkten där vi börjar se en början till superjordbildning", säger Boley.

Studien är publicerad i The Astronomical Journal.

De första stjärnorna och galaxerna bestod av nästan enbart väte och helium. När de åldrats och exploderat uppkom  fler metaller som blev grunden till nya slags stjärnor som vår sol ex. Det började nu bildas planeter av överbliven gas från tidigare stjärnors rester som innehöll järn mm. Vi ska komma ihåg att i kosmologin anses även helium och väte som metaller. Dessa två grundämnen var de som nästan var ensamma i tidens början och som de första metallfattiga stjärnorna bestod av.

Dvärgplaneten Ceres historia.

 

Bild wikipedia. Det gulaktiga ljusa materialet, markerat som "yBM" på bilden finns uteslutande på kanten av Consuskratern och där i dess omedelbara östra närhet och antas vara ammoniumavlagringar. © PARLAMENTSLEDAMÖTER.

Dvärgplaneten Ceres är ca 1000 km i diameter och är det största kända objektet i Asteroidbältets ca 60000 objekt som finns mellan Mars och Jupiter och mest består av asteroider av skiftande storlek. 

Ceres verkar ha haft kryovulkanism (isvulkanism) fram till relativt nyligen. Kanske det fortfarande sker. NASA:s rymdsond Dawn upptäckte utbredda ammoniumavlagringar på Ceres yta då denna kretsade över Ceres under 2015. 

Vissa forskare antar att fruset ammonium spelade en roll i bildandet av dvärgplaneten. De tror att avlagringarna är rester av en saltlösning som har sipprat upp till ytan från ett flytande lager av detta mellan manteln och skorpan under många miljarder år. Bilder och mätdata från Consuskratern ( Consuskratern är 450 miljoner år)  belägen på Ceres södra halvklot och som teamet nu har analyserat mer detaljerat än någonsin tidigare visar på material som är gulaktigt till färgen.

Som den nya analysen av data från kamerasystemet och VIR-spektrometern från Dawn antyder är det gulaktiga ljusa materialet i Consuskratern rikt på ammonium. Ammonium skiljer sig från ammoniak med en extra vätejon och är nästan allestädes närvarande på Ceres yta i form av ammoniumrikt mineral.

Tidigare trodde forskare att dessa mineraler bara kunde ha bildats genom kontakt med is av ammonium i kylan i solsystemets ytterkant där fruset ammonium är stabilt under långa tidsperioder. Det avdunstar om det kommer närmre solen.

 Den aktuella studien visar nu för första gången ett samband mellan ammonium och saltlake (koncentrerat salt upplöst i vatten) från Ceres inre. Forskarlaget menar att dvärgplanetens ursprung därför inte nödvändigtvis behöver vara från det yttre av solsystemet. Ceres kan vara hemmahörande i asteroidbältet från början. Forskarna antar att ammoniumets beståndsdelar redan fanns i Ceres ursprungliga byggstenar.

Eftersom ammonium inte kombineras med de typiska mineralerna i Ceres mantel ackumulerades det gradvis i ett tjockt lager av saltlösning som sträckte sig globalt mellan dvärgplanetens mantel och skorpa. Kryovulkanisk aktivitet gjorde att den ammoniumrika saltlaken steg upp till ytan genom kryovulkanism upprepade gånger under miljarder år och ammoniumet som den innehöll sipprade gradvis in i de storskaliga fyllosilikaterna (skiktsilikaterna) i Ceres skorpa. Mycket tyder på att koncentrationen av ammonium är större i djupare lager av jordskorpan än närmre ytan. De få platser på Ceres yta där iögonfallande fläckar av det gulaktiga och ljusa materialet kan hittas utanför Consuskratern också är belägna inom djupa kratrar. En forskargrupp ledd från MaxPlanck-institutet för solsystemforskning i Göttingen var det som arbetade fram studien (som jag nu hänvisar innehållet i inlägget från) bland annat ingick forskaren Dr. Ranjan Sarkar i studien. 

Det finns ett flertal dvärgplaneter och mängder av asteroider att undersöka i asteroidbältet. Här finns mycket att upptäcka och lära för många generationer av forskare framåt.