Livet kan ha sitt ursprung från mikroblixtrar i vattendroppar

 

Bild wikimedia.

Ny forskning från Stanford University visar att vatten som sprutas in i en blandning av gaser som tros funnits i jordens tidiga atmosfär kan ha varit anledningen till bildandet av organiska molekyler med kol-kvävebindningar, inklusive uracil, en av komponenterna i DNA och RNA.

Studien om ämnet har publicerats i tidskriften Science Advances och här visar forskarna  bevis på en ny vinkel till den mycket omstridda Miller-Urey-hypotesen där det hävdas att livet på jorden började vid ett blixtnedslag i hav. Den teorin är baserad på ett experiment från 1952 som visade att organiska föreningar kunde bildas med applicering av elektricitet i en blandning av vatten och oorganiska gaser.

I den nu aktuella studien fann forskarna att vattenspray producerar små elektriska laddningar droppar kan därmed ge elektricitet själva utan att någon tillsatt elektricitet.

"Mikroelektriska urladdningar mellan motsatt laddade vattenmikrodroppar bildar alla de organiska molekyler som tidigare observerats i Miller-Urey-experimentet och vi föreslår därför  att urladdningar mellan motsatt laddade vattenmikrodroppar är en mekanism som ger prebiotisk syntes av molekyler vilka utgör livets byggstenar", beskriver seniorförfattaren Richard Zare, Marguerite Blake Wilbur Professor of Natural Science och professor i kemi vid Stanfords School of Humanities and Sciences.

Jag ser den nya forskning resultat som en mycket troligare lösning till livets ursprung  än det som jag ser  Miller-Urey-experimentet.

Dessa gaser i exoplanets atmosfär kan vara tecken på liv planeten

 

Bild https://news.ucr.edu  Konstnärs illustration av en hyceisk värld, där metylhalogenidgaser skulle kunna finnas och detekteras i atmosfären. (Pablo Carlos Budassi)

I en ny artikel i Astrophysical Journal Letters beskriver forskare från University of California, Riverside gaser, som skulle kunna finnas och upptäckas i atmosfären hos exoplaneter (planeter i andra solsystem) med hjälp av James Webb Space Telescope.

Gaserna, som kallas metylhalo genider består av en metylgrupp bestående av en kolatom och tre väteatomer, bundna till en halogenatom som ex klor eller brom. De produceras främst på jorden av bakterier, marina alger, svampar och vissa växter.

En viktig aspekt till sökandet efter metyl halogenider är att exoplaneter som liknar jorden är för små och ljussvaga för att kunna ses med JWST, det största teleskopet i rymden. Istället skulle JWST behöva sikta på större exoplaneter som kretsar kring små röda stjärnor som har djupa globala hav och tjocka väteatmosfärer de som kallas Hycean-planeter (vattentäckta planeter). 

 Människor skulle inte kunna andas eller överleva på dessa världar, men vissa slag av mikrober kan trivas i sådan miljö.

"Till skillnad från en jordliknande planet, där atmosfäriskt brus och begränsningar i teleskopens skärpa gör det svårt att upptäcka biosignaturer, erbjuder Hycean-planeter en mycket tydligare signal", beskriver Eddie Schwieterman, astrobiolog vid UCR och medförfattare till artikeln.

Att leta efter metylhalo genider på hyceanska världar är en optimal strategi för de tekniska resurser i sökandet som finns just nu.

– Syre är för närvarande svårt eller omöjligt att upptäcka på en jordliknande planet. Men metylhalo genider på hyceanska världar erbjuder en unik möjlighet att upptäckas med befintlig teknik, beskriver Michaela Leung, planetforskare vid UCR och huvudförfattare till artikeln.

Dessutom kan det vara lättare att hitta dessa gaser än att leta efter andra typer av biosignaturgaser.

– En av de stora fördelarna med att leta efter metylhalo genider är att du potentiellt kan hitta dem på så kort tid som 13 timmar med James Webb på en planet. Det är ungefär lika mycket eller lägre än den tid du skulle behöva för att hitta gaser som syre eller metan i en stenplanets atmosfär, beskriver Leung. "Mindre tid med teleskopet innebär att det är billigare."

Även om livsformer producerar metylhalo genider på jorden finns gasen endast i låga koncentrationer i vår atmosfär. Hyceiska planeter har olik atmosfärssammansättning och kretsar kring en annan typ av stjärna (troligast röda dvärgstjärnor)  än jorden gör därför kan gaserna ackumuleras i deras atmosfärer och upptäckas på ljusårs avstånd.

– De här mikroberna som kan finnas på dessa planeter skulle vara anaeroba. De skulle vara anpassade till en helt annan typ av miljö och vi kan inte riktigt föreställa oss hur det ser ut, förutom att gaserna i atmosfären är en trolig produkt från deras ämnesomsättning, beskriver Schwieterman astrobiolog vid UCR och medförfattare till artikeln.

En röd och en vit dvärgstjärna sänder en radiopuls mot oss varannan timme

 

Bild https://www.universiteitleiden.nl: Daniëlle Futselaar/artsource.nl

Genom utveckling av  analysteknik kan man nu upptäcka radiopulser som varar från sekunder till minuter och som verkar komma från stjärnor i Vintergatan. Det har funnits många hypoteser om vad som utlöser dessa pulser men inte funnits några säkra svar.

I en internationell studie under ledning av Iris de Ruiter i Nederländerna finns nu ett svar. De Ruiter disputerade i oktober 2024 vid University of Amsterdam och är nu postdoktoral forskare vid University of Sydney i Australien.

De Ruiter utvecklade en metod för att söka efter radiopulser som upprepas från sekunder till minuter i LOFAR-arkivet. 

När hon förbättrade metoden upptäckte hon en upprepande puls i observationerna från 2015. När hon därefter gick igenom mer arkivdata från samma del av himlen upptäckte hon ytterligare sex pulser. Alla pulser kom från en källa som kallas ILTJ1101 och som finns 1700 ljusår bort från oss i riktning mot stjärnbilden Stora Karlavagnen (stora björn).

Vad man anser vara källan är en vit dvärgstjärna och en röd dvärgstjärna vilka kretsar ett varv om varandra varannan timme vilket resulterar i en radiopuls. Genom upptäckten vet nu astronomer att det inte bara är neutronstjärnor som har sänder ut ljusstarka radioblixtar. I teamet av internationella forskare ingick även två forskare från Leidenobservatoriet: Joseph Callingham och Timothy Shimwell.

Med sin expertis hjälpte Leidenforskarna till att tolka LOFAR-datan vilket gav denna upptäckt resultat som publicerats i Nature Astronomy. 

Nu är det bevisat. Det finns fyra planeter runt Barnards stjärna

 

Bild https://news.uchicago.edu  En konstnärs uppfattning om utsikten över en av de fyra planeterna som kretsar kring Barnards stjärna. Illustration av International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor/J. Pollard.

Astronomer har bevis på att det inte bara finns en utan fyra små planeter som kretsar om Barnards stjärna. Ett solsystem som finns i stjärnbilden Ormbäraren ca 6 ljusår från oss och vilket är det femte närmaste solsystemet till jorden.

De fyra planeterna som konstaterats är var och en stenplaneter med cirka 20 till 30 procent av jordens massa, De ligger så nära sin sol (Barnards stjärna) att ett dygn på dem är endast några dagar. Det innebär att de ligger nära sin sol och då förmodligen är för varma för att hysa liv på sina ytor. Men fyndet visar ett nytt sätt som fungerar för att upptäcka mindre planeter runt närliggande stjärnor.

– Det är ett väldigt spännande fynd. Barnards stjärna är vår kosmiska granne och ändå vet vi så lite om den, beskriver Ritvik Basant, doktorand vid University of Chicago och huvudförfattare till studien. "Det signalerar ett genombrott av precisionen hos de nya instrument som använts”. Barnards stjärna är en så kallad M-dvärgstjärna. Dessa är mycket vanliga i universum. Forskare skulle därför vilja veta mer om vilka typer av planeter de hyser. 

Problemet är att dessa avlägsna planeter är för små för att kunna ses bredvid sina stjärnor på grund av stjärnans låga sken inte ens med våra mest kraftfulla teleskop kan planeterna  ses. Det betyder att forskare är tvungna att vara kreativa för att söka efter dem. En sådan kreativitet leddes av UChicago-professorn Jacob Bean, vars team skapade och installerade ett instrument som kallas MAROON-X, fäst vid Geminiteleskopet som finns på en bergstopp på Hawaii designat speciellt för att söka efter avlägsna planeter. Då stjärnor är så mycket ljusstarkare än de planeter som finns runt dem är det lättare att leta efter effekter som dessa planeter har på sina stjärnor som ex att övervaka förändringar (störningar) på  stjärnans position.

MAROON-X letar efter sådana effekter. Gravitationen från planeter drar något i stjärnans position vilket innebär att stjärnan verkar vingla fram och tillbaka. MAROON-X mäter ljusets färg så exakt att den kan fånga upp dessa mindre skiftningar och till och med upptäcka antalet skiftningar och räkna ut massan av de planeter som kretsar runt en stjärna utifrån effekten som uppstår på stjärnan.

De nu hittade planeterna är sannolikare stenplaneter än  gasplaneter som ex Jupiter, beskriver forskarna. Men det blir svårt att fastställa med säkerhet. Vinkeln vi ser dem från jorden från innebär att vi inte kan se dem passera framför sin stjärna vilket är den vanliga metoden för att ta reda på om en planet är en stenplanet eller gasplanet. Men genom att samla information om liknande planeter runt andra stjärnor kan vi göra bra gissningar om deras sammansättning. 

Då planeterna har betydligt mindre massa än Jorden misstänker jag dock att de är gasplaneter ex så kallade Mini Neptunus vilka är mycket vanliga därute i rymden.   (min analys).

Den nya studien bestod av forskare vid Gemini Observatory/National Science Foundation NOIRLab, Heidelbergs universitet och Amsterdams universitet, publiceras den 11 mars i The Astrophysical 

JVM teleskopets bilder av The Flame Nebula (NGC 2024 )

 

Bild https://webbtelescope.org

Flamnebulosan finns cirka 1 400 ljusår från jorden och här förekommer stjärnbildning sedan mindre än 1 miljon år tillbaks. Här finns det objekt som är så små att deras kärnor aldrig kommer att kunna bli stjärnor utan blir misslyckade stjärnbildningar (bruna dvärgstjärnor). 

Bruna dvärgar kallas ofta "misslyckade stjärnor" och de blir med tiden mycket ljussvaga och är mycket svalare än stjärnor. Dessa faktorer gör det svårt att hitta och observera dem med de flesta teleskop. När de är mycket unga är de dock fortfarande relativt sett varma och ljusa och därför lättare att hitta och observera trots det skymmande, täta stoft och gasmoln som i detta fall utgör Flamnebulosan.

NASA:s James Webb Space Telescope kan tränga igenom detta täta, dammiga område och se det svaga infraröda skenet från unga bruna dvärgar. Ett team av astronomer använde denna möjlighet för att utforska den lägsta massgränsen för bruna dvärgar i Flamnebulosan. De fann fritt svävande objekt som var ungefär två till tre gånger större än Jupiters massa.  Instrumentet var  känsligt nog för att finna ner till 0,5 gånger Jupiters massa.

– Målet med projektet var att utforska den grundläggande gränsen för låg massa i processen då stjärnor och bruna dvärgar bildades. Med Webb kan vi undersöka de svagast lysande objekten med lägst massa, beskriver studiens huvudförfattare Matthew De Furio vid University of Texas i Austin. Bruna dvärgar har en mängd information att ge särskilt när det gäller stjärnbildning och planetforskning med tanke på deras likheter och skillnader med både stjärnor och planeter. NASA:s rymdteleskop Hubble har varit på jakt efter dessa  bruna dvärgbildningar i årtionden.

Även om Hubble inte kan observera de bruna dvärgarna i Flamnebulosan med lika låg massa som Webb kan var Hubbleteleskopet avgörande för att identifiera kandidater för vidare studier med Webbteleskopet. Den nu aktuella studien är ett exempel på hur Webb tog över stafettpinnen från årtionden av Hubble-data.

Med hjälp av befintliga data som Hubble insamlat under de senaste 30 åren har vi fått veta att Flamnebulosan är ett mycket användbart stjärnbildningsområde att rikta in sig på. Vi behöver Webbteleskopet för att kunna studera Flamnebulosan, beskriver De Furio.

"Det är ett stort steg i vår förmåga att förstå vad som upptäckts av Hubble. Webb öppnar verkligen en helt ny värld av möjligheter genom att bättre kunna undersöka de här objekten, beskriver astronomen Massimo Robberto vid Space Telescope Science Institute.

Teamet fortsätter att studera Flamnebulosan och använder Webbs spektroskopiska verktyg för att ytterligare undersöka de olika objekten i desnna dammiga miljö.

"Det finns en stor överlappning mellan de objekt som skulle kunna vara planeter och de objekt som med mycket, mycket låg massa blir eller är bruna dvärgar", beskriver Meyer. "Och det är vårt jobb under de kommande fem åren: att ta reda på vad som är vad och varför."

Resultatet av studien har publicerats i den vetenskapliga tidskriften  The Astrophysical Journal Letters.

Webbteleskopet avslöjar Galax JADES-GS-z14-0 komplexa kemi

 

Bild wikipedia JADES-GS-z14-0 visas som en röd fläck markerad med en pil i den här bilden av galaxen NIRCam. Det vita objektet längst upp till vänster i fyrkanten är en galax i förgrunden som betecknas som NIRCam ID 183349.

Astronomer vid University of Arizona har nu lärt sig mer om en galax som existerade redan när universum var mindre än 300 miljoner år gammalt vilket innebär ungefär 2 procent av universums nuvarande ålder.

Galaxen observerades av NASA:s James Webb Space Telescope och har beteckningen JADES-GS-z14-0. Den är oväntat ljusstark och kemiskt komplex för att vara ett objekt från denna tidiga tid av universum. Det ger en sällsynt inblick i universums tidigaste tidshistoria. Resultaten av studien har publicerats i tidskriften Nature Astronomy och bygger även på då forskarna  först upptäckte galaxen  2024 och förstod att JADES-GS-z14-0 var den mest avlägsna galaxen i tid och rum som någonsin observerats.

Även om den första upptäckten gav eko av galaxens rekordstora avstånd i tid och rum från oss var dess oväntade ljusstyrka något som kunde ge kunskap om dess kemiska sammansättning och evolutionära tillstånd. Inom astronomin anses allt som är tyngre än helium vara "metall", beskriver Jakob Helton, forskare vid Steward Observatory. Metaller tyngre än helium kräver generationer av stjärnor för att uppkomma. Det tidiga universum innehöll bara väte, helium och spårmängd av litium. Men upptäckten av betydande mängder syre i galaxen JADES-GS-z14-0 tyder på att galaxen hade bildat stjärnor i potentiellt 100 miljoner år innan den observerades och från tidigare generation av stjärnor som inte längre fanns.

För att kunna bilda syre måste galaxen ha blivit till mycket tidigt efter BigBang eftersom den skulle ha behövt bildas ur en tidigare generation av stjärnor, beskriver George Rieke, professor i astronomi vid Regents University och studiens huvudförfattare. Dessa tidigare stjärnor måste ha utvecklats och exploderat som supernovor mycket snart efter BigBang för att syre skulle finnas i den interstellära rymden från vilken nya stjärnor skulle bildas och utvecklas ex de i galaxen JADES-GS-z14-0.

– Det är en väldigt komplicerad cykel att få så mycket syre som den här galaxen har. Så det är verkligen häpnadsväckande, beskriver Rieke. Upptäckten tyder på att stjärnbildningen började tidigare än vad forskarna tidigare trott vilket skjuter fram tidslinjen för när de första galaxerna kan ha bildats efter Big Bang.

Observationen krävde ungefär nio dagars teleskoptid, inklusive 167 timmars NIRCam-avbildning och 43 timmars MIRI-avbildning, med fokus på en mycket liten del av himlen.

Astronomerna vid University of California hade tur att den här galaxen råkade ligga på en perfekt plats för att kunna observeras med MIRI. Om de hade riktat teleskopet bara en bråkdel av en grad i någon annan riktning skulle de ha missat att få dessa viktiga data i mellaninfrarött ljus, beskriver Helton.

Det är otroligt att det fanns syre här och svårt att ta till sig att det redan innan denna galax fanns stjärnor som troligast blivit supernovor och bildat syre. Dessa bör ha varit stora kortexisterande blå jättestjärnor av väte som varit mycket kortlivade. Men kan det inte även finnas en möjlighet att ett tunt gasmoln mellan oss och galaxen innehållande syre ger fel spektra resultat av galaxen?

Mystiskt fenomen tros vara ett okänt slag av mörk materia

 

Bild wikimedia Bild av natthimlen ovanför Paranal i Chile den 21 juli 2007, tagen av ESO-astronomen Yuri Beletsky. Ett brett band av stjärnor och stoftmoln sträcker sig över mer än 100 grader av skyn. Det är Vintergatan som ses. I mitten av bilden ses två ljusa objekt. Den ljusaste är planeten Jupiter, medan den andra är stjärnan Antares. Tre av de fyra 8,2-metersteleskop som utgör ESO:s VLT (very large teleskop) syns med en laserstråle som strålar ut från Yepun, enhetsteleskop nummer 4. Laserstrålen pekar direkt mot Vintergatans centrum. På bilden syns även tre av de 1,8 m stora hjälpteleskop som används för interferometri. De visas som små ljusstrålar som är dioder placerade på kupolerna. Exponeringstiden är 5 minuter och då spårningen gjordes på stjärnorna är teleskopen något suddiga.

Dr Shyam Balaji, postdoktor forskare vid King's College London och en av huvudförfattarna till studien, förklarar: "I centrum av Vintergatan finns enorma moln av positivt laddat väte vilket varit ett mysterium för forskare i årtionden eftersom väte normalt sett är neutral. Frågan är vad är det som ger tillräckligt med energi för att slå ut de negativt laddade elektronerna ur vätet?

"Energisignaturerna som strålar ut från den här delen av vår galax tyder på att det finns en konstant, roterande energikälla som gör just det och våra data säger att den kan komma från en mycket ljusare form av mörk materia än vad nuvarande modeller tar hänsyn till." (min fundering är om kan det vara ett fenomen från det svarta hålet och är fenomenet likartat i andra galaxer?)

Den mest etablerade teorin för mörk materia är att det sannolikt är en grupp partiklar som kallas "Weakly Interacting Massive Particles" (WIMPs), som passerar genom vanlig materia utan mycket interaktion vilket gör dem extremt svåra att upptäcka.

Forskarna tror att dessa små partiklar av mörk materia kraschar in i varandra och producerar nya laddade partiklar i en process som kallas " annihilation". Dessa laddade partiklar kan sedan jonisera vätgasen.

Tidigare försök att förklara denna joniseringsprocess har förlitat sig på kosmisk strålning som är snabba och energirika partiklar som färdas genom universum. Denna förklaring har dock stött på vissa svårigheter då energisignaturer som registrerats från observationer av den centrala molekylära zonen (CMZ) där detta sker (att väte blir positivt laddat)  inte verkar vara tillräckligt stor för att tillskrivas kosmisk strålning. En sådan process verkar inte heller vara möjlig med WIMPs.

Forskargruppen förklarar att energikällan som ger resultatet av  kraschen (vilket ger positivt laddat väte) resulterar i längre våglängder än kosmisk strålning ger och mindre partiklar än en WIMP.

– Sökandet efter mörk materia är vetenskapens största jaktbyte sedan länge men många experiment är baserade på jorden. Genom att använda gas vid CMZ för en annan typ av observation kan vi komma direkt till källan. Data visar att mörk materia potentiellt kan vara mycket ljusare än vi trott (och kanske något enklare att hitta med rätt slags instrument än vi förstår. Men vilket?).

– Sökandet efter mörk materia är ett av grundvetenskapens viktigaste mål, men många experiment är baserade på jorden och härifrån söker man efter vad den mörka materian är. Genom att kika in i mitten av vår Vintergata antyder vätgasen i CMZ att vi kan vara närmare att identifiera bevis för den mörka materians möjliga natur om vi söker här istället.

Upptäckten ovan kan samtidigt förklara än större mysterier i vår galax som till exempel en specifik typ av röntgenstrålningsobservationer som hittats i Vintergatans centrum känt som "511-keV-emissionslinjen". Denna specifika energisignatur kan också bero på att samma mörka materia som med låg massa kolliderar och producerar laddade partiklar.

Studien  publicerades nyligen i Physical Review Letters och har potentiellt återupplivat en annan typ av mörk materia med mycket lägre massa än en WIMP.

Jag anser däremot att mörk materia är en form av gravitation vi ännu inte förstår och inget annat.