Vad innebär kyla i universum och vad är det och varför? 2

 

Temperatur är ett mått av hur snabbt molekyler rör sig i ett medium. Den lägsta temperaturen motsvarar därför när molekyler inte rör sig alls. Det sker vid temperaturen minus 273,15 grader Celsius och betecknas som den absoluta nollpunkten. Denna klassiska begreppsförklaring har gällt länge och gäller till största delen än.

Men inom kvantmekaniken förfalskar antagandet via Heisenbergs osäkerhetsprincip (en oerhört fascinerad teori som verkar stämma läs gärna om den genom länken här från vikipedia). 

Om denna princip medräknas ses absoluta nollpunkten som den temperatur där samtliga partiklar når sin lägsta energigrad. Det vill säga befinner sig i sitt grundtillstånd. Men vad är då vacuum där inga partiklar finns och där temperaturen finns? Frågan kvarstår vad är köld förutan materia som vi vet förändras i köld?

På jorden upplever vi från Sibirien till Sahara ett omfattande spektrum av temperaturer. Rekorden ligger i dag på  +57°C till -89°C. Men det vi anser vara extrem temperatur på jorden är inte detta i rymden. På planeter utan isolerande atmosfär varierar temperaturerna stort mellan dag och natt. Dagstemperaturer som 449°C och nätter med så låga temperaturer som -171°C har uppskattats på samma planet.

Rymdfarkoster ska tåla temperaturskillnader på 33 °C mellan sin solbelysta och sin skuggiga sida. Det skulle vara som att ha ett glas vatten utomhus i  trädgården vars vatten i skuggan fryser till is medan det i solgasset håller +33 C en varm sommardag.

NASA:s Parker Solar Probe som inlägget i går handlade om upplevde skillnader över 2000 C grader på sin färd. Satelliter och instrument som NASA skickar ut i rymden är noggrant utformade för att klara av temperaturskillnader av stora slag.

Exempelvis NASA:s Solar Dynamics Observatory vilket tillbringar större delen av sin tid i direkt solljus förutom att det några gånger om året passerar in i jordens skugga. Under denna färd sjunker temperaturen på de solvända solpanelerna med 158 °C. Ombord finns dock värmeaggregat som då slås på för att hålla elektroniken och instrumenten säkrade genom att bara tillåta en halv grads förändring för de känsliga instrumenten.

 

Även astronautdräkter är uppbyggda till att tåla temperaturer från -157 °C till 121 °C). Dräkterna är vita för att reflektera solljus medan de är i solsken och värmeaggregat är placerade över hela insidan på dräkten för att hålla astronauterna varma när de befinner sig i extrem kyla. Dräkterna är även utformade för att ge konsekvent tryck och syre och motstå skador från mikrometeoriter och solens ultravioletta strålning.

Frågan är vad temperaturen betyder för universum (min anm.). Kan absoluta nollpunkten då all form av materia är i grundläge vara av vikt för universums expansion? Ingenting säger att absoluta nollpunkten är något som måste finnas.

Bild flickr.com

För första gången har en rymdfarkost besökt solens corona

 

Parker Solar Probe har passerat en gräns och farit in i solens atmosfär (corona) och där samlat in data som nu ska hjälpa forskare att bättre förstå stjärnors fysik. Den efterlängtade milstolpen, nåddes i april 2021 men tillkännagavs först den 14 december. Det är en stor prestation gjord av rymdfarkosten Parker Solar Probe som nu har en bana närmare solen än någon annan farkost tidigare haft.

"Vi har äntligen anlänt", säger Nicola Fox, chef för NASA:s heliofysikavdelning vid byråns huvudkontor i Washington DC i ett uttalande. "Mänskligheten har rört vid solen."

 Se länken här där en film från NASA visar hela projektets idé och nuvarande resultat. https://www.youtube.com/watch?v=LkaLfbuB_6E

 

 - Det här är en enorm milstolpe, säger Craig DeForest solfysiker vid Southwest Research Institute i Boulder, Colorado.  Att flyga in i solkoronan representerar "en av de sista stora okända platserna i vårt närområde", säger han.

 

Vissa forskare hade spekulerat om att gränsen där farkosten var skulle vara ganska "luddig" – men istället visade det sig att den är skarp men skrynkelformad. Rymdfarkostens bana tog den in i koronan under nästan fem timmar och för att sedan backa ut; och den har troligen under en kort stund ha farit genom koronan ytterligare två gånger. Inuti koronan sjönk solvindhastigheten och plasmatätheten vilket tyder på att gränsen verkligen hade korsats.

"Vi lär oss nya saker som vi inte hade tillgång till tidigare", säger Raouafi projektets ledarforskare vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland.

Resultatet av färden kommer troligen att ta år att analysera  då datainsamlingen är stor och analysförfarande är tidsödande (min anm.).

Bild från vikipedia på en total solförmörkelse där coronan syns tydligt.

Mystiska skeenden i universum del 1. Därute består 99,9 % av materian av plasma

 

Det mesta av materia vi kan se i universum är i plasmatillstånd. Planeterna och andra fasta kroppar som asteroider och meteoroider utgör undantaget. Men vi behöver enbart komma ca 80-100 km upp i jordens atmosfär för att komma in i jonosfären. Denna har fått sitt namn av att luften där joniseras till plasma på grund av solens infallande UV-strålning.

Som vi vet är solsystemet genomkorsat av solvinden. Solvinden är även den plasma som ständigt strömmar ut från solen. Solen själv är också i huvudsak bestående av plasma. Rymden mellan stjärnorna och mellan galaxerna är inte heller den helt tom. Det så kallade interstellära mediet är i huvudsak i plasmatillstånd med undantag av damm, en och annan asteroid och stora molekylära moln av neutral gas vilka består av materia som vi känner den.

Ser vi på jorden är materia här vanligtvis i ett av tre tillstånd: fast, flytande eller gas. Men i rymden är 99,9% av materian plasma (vi ska inte dra in den mörka materian här det är något helt annat). 

Plasma består av fria joner och elektroner vilket innebär att den är i ett överladdat tillstånd bortom gas som skapats när materia värmts upp till extrema temperaturer eller har påverkats av en stark elektromagnetism.

Även om vi sällan interagerar med plasma ser vi den hela tiden. Alla stjärnor på natthimlen inklusive solen består till största delen av plasma. Det förekommer även på jorden i form av blixtar vid åskväder och finns även i neonskyltar (neon).

I jämförelse med gas vilket är enskilda partiklar som kaotiskt rör sig åt alla riktningar kan plasma  fungera kollektivt som ett team med en kurs. Plasma leder både elektricitet och påverkas av elektromagnetiska fält (något gas inte gör). Plasma reagerar under samma kraft som håller magneter kvar på ett kylskåp. Detta fält kan kontrollera rörelserna hos laddade partiklar i plasman och skapa vågor som accelererar partiklarna till enorma hastigheter. (kanske vi en gång kan använda denna kraft för snabba resor i rymden (min anm.).

Rymden är full av osynliga magnetfält som formar plasmans vägar. Runt jorden gör samma slag av magnetfält att kompasser pekar norrut. På solen avfyrar magnetfält solstormar och ger utkast av plasma (solvind). När solvinden når jorden kan dess energirika processer ex visas  som norrsken och om de är mycket starka skada satelliter och telekommunikationen.

Bild pxhere.com

Ljusblixten AT2018cow 200 miljoner ljusår bort

 

Det var i juni 2018 teleskop runt om i världen upptäckte ett helt nytt fenomen därute, en lysande blå blixt hade uppstått från spiralarmen i en galax 200 miljoner ljusår bort. En kraftig explosion som vid första anblicken verkade vara en ny supernova även om explosionen enligt erfarenhet var mycket energirikare och mycket ljusstarkare än någon stjärnexplosion forskare hittills sett.

Blixten fick beteckningen AT2018cow och  "Koen", (för mig av okänd anledning (min anm.). Astronomer har katalogiserat den som en snabb blå optisk övergående blixt eller FBOT – (Fast blue optical transient). 

Nu har ett MIT-lett team hittat starka bevis på vad som var signalens källa. Förutom en ljus optisk blixt upptäckte forskarna även en stroboskopliknande puls av högenergiröntgen därifrån. De upptäckte att denna bestod av miljontals röntgenpulser och ge lyckades spåra dess källa till ett konliknande område och fann att pulserandet var som ett urverk då de uppkom var 4,4 millisekund under en period av 60 dagar.

 

Baserat på pulsfrekvensen beräknade teamet att röntgenstrålarna måste ha kommit från ett objekt som inte var mer än 1000 kilometer i diameter med en massa mindre än 800 solar. Enligt astrofysikiska standarder skulle ett sådant objekt betraktas som kompakt ungefär troligast som  ett litet svart hål eller en neutronstjärna.

 

Resultatet av studien publicerade i dagarna i tidskriften Nature Astronomy och allt tyder övertygande på att AT2018cow sannolikt var ett fenomen kommen från en stjärna som kollapsade och blev ett svart hål eller neutronstjärna. Detta objekt slukade omgivande material. En process som till slut utlöste en enorm energiexplosion. "Vi har sannolikt upptäckt födelsen av ett kompakt objekt med ursprung från en supernova", säger huvudförfattaren Dheeraj "DJ" Pasham, forskare vid MIT: s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research.

Bild Vikipedia på AT2018cow.

Det man ansåg vara en gasmassa i centrum av vintergatan var något mer.

 

Astronomer har nyligen identifierat tre unga stjärnor i centrum av vår galax. Det finns i ett område som tidigare ansågs bestå endast av ett gasmoln och damm.

 

Upptäckten skedde av forskare från Universitetet i Köln i Tyskland med hjälp av European Southern Observatorys "Very Large Telescope" (VLT) i Chile. Resultatet  deras publicerades för några dagar sedan i The Astrophysical Journal.

Dessa stjärnors sken upptäcktes ursprungligen av VLT under 2011. Men då drog forskarna slutsatsen att fenomenet var ett moln av gas och damm vilket de då namngav till G2. Men under årens lopp har bevis anhopats som tyder på att G2 är mer än gas och damm. 

Skytten A*, förkortad SgrA*, är namnet på det svarta hålet i centrum av r Vintergatan. Forskare antog tills nyligen att det svarta hålet skulle kollidera med G2 och blossa upp och det skulle då ge en fyrverkeriliknande effekt. Men de kunde  inte observera den förväntade effektens snara skeende i dataanalys.

 

Astronomer observerade även att temperaturen i G2: är nästan dubbelt så hög som för andra säkerställda gaskällor i området. Enligt en möjlig förklaring ansågs då att stjärnorna i centrum galaxen kan värma upp G2. Men de säkerställda andra gaskällorna  i centrum av vintergatan är kallare än G2 vilket utesluter den förklaringen. När forskarna nu  analyserade data insamlade från VLT mellan 2005 och 2019 blev resultatet  att i G2 finns tre nybildade stjärnor vilka värmer upp gasen i molnet.

 

– Att G2 faktiskt består av tre unga stjärnor under utveckling är sensationellt. Aldrig tidigare har så unga stjärnor upptäckts runt SgrA*", säger huvudförfattaren till rapporten Florian Peißker.

En intressant iakttagelse vilket visar att vi inte alltid tolkar ting som de är utan som vi med vår förförståelse anser att de ska (bör)  vara (min anm.) Tänker ex på mörk materia och mörk energi.

 

Bild från wikimedia Vyn visar flera av ALMA-antennerna i Chile och de centrala regionerna i Vintergatan. I denna breda fältvy ses det zodiaka ljuset uppe till höger och längst ner till vänster ses Mars. Saturnus är lite högre på himlen mot mitten av bilden. Bilden togs under ESO Ultra HD (UHD) Expedition. Datum den juni 2014.

EK Draconis är en gul stjärna som överraskade med den kraftigaste solstorm mänskligheten upptäckt.

 

Astronomer såg nyligen att det från en stjärna, vid namn EK Draconis (en gul stjärna ca 111 ljusår bort i ingående i Drakens stjärnbild) skedde en massiv energiexplosion (solstorm)  av laddade partiklar mycket kraftfullare än någon forskare har sett i vårt eget solsystem. I arbetet av upptäckten ingick astrofysikern Yuta Notsu vid University of Colorado Boulder vilken är rapportens huvudman. Studien publicerades nyligen  i tidskriften Nature Astronomy.

 

Studien beskriver ett stjärnfenomen som kallas "korona-utkastning", mer känt som solstorm. Notsu förklarade att även vår sol skjuter ut den här typen av materia regelbundet -  moln av extremt heta partiklar (plasma) som kan nå hastigheter på 10000 tals km/h. Och de är potentiellt dåliga nyheter: Om en solstorm av ovan storlek träffade jorden kan den steka satelliter i omloppsbana och stänga av kraftnäten i hela städer.

"Solstormar kan få en allvarlig inverkan på jorden och det mänskliga samhället", säger Notsu, forskaren vid Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) vid CU Boulder och U.S. National Solar Observatory. Händelsen ovan kan fungera som en varning för hur farligt vädret i rymden kan vara.

 

"Den här typen av stora massutkastningar skulle teoretiskt sett kunna förekomma från vår sol", säger Notsu. "Observation ovan kan hjälpa oss att bättre förstå hur liknande händelser kan ha påverkat jorden och även Mars för miljarder år sedan."

Vad man bör lära sig (min anm.) är att någon form av skydd av elektronik bör utformas så skadorna vid ett eventuellt utbrott av större slag från solen blir så litet som möjligt.

Illustration från pixabay.com på vår sol som den kan se vid solstormutbrott.

Vintergatans svarta håls våldsamma tidsavsnitt

 

Centrum av Vintergatan finns 27000 ljusår från oss. Här finns ett svart hål som väger 4 miljoner gånger mer än vår sol. Det har med tiden blivit mer och mer uppenbart att här ibland sker stora saker. Saker som att det slukas ett stort gasmoln som kommit för nära det svarta hålet eller en stjärna när  det svarta hålet lyckats dra till sig en sådan över tid.

När detta sker ger det effekten  att det svarta hålet puffar ut kraftfulla strålar av partiklar som färdas med nästan ljusets hastighet. Livsfarliga strålar om vi kommer i vägen. Det största utbrottet vi vet skett här hände för 2 miljoner år sedan. Effekten av detta kan än ses i form av ett expanderande plommonlikt plasma som bildar en timglasform, som sträcker sig långt över och under planet i vår galax.

Hubbleteleskopet har nu  hittat tecken  på att det svarta hålet fortfarande pyr efter denna händelse. Från vår synvinkel sett ska vi  komma ihåg att det vi ser är något som skedde för 27000 år sedan.

NASA:s Rymdteleskopet Hubble har inte fotograferat fantomstrålen direkt som ger denna effekt då den tränger ut från det svarta hålet men indicier på att den fortfarande trycker svagt in i ett stort vätemoln och sedan stänker som den smala strömmen från en slang riktad in i en sandhög gör.

Detta är ytterligare bevis på att det svarta hålet inte är ett sovande monster utan periodvis vaknar när stjärnor och gasmoln faller in i det. Svarta hål drar in material i en virvlande kretsande ackumuleringsskiva där en del av det infallna materialet sveps ut i utflödesstrålar som kollimeras (parallell riktning av ljus eller annan strålning) från det svarta hålets kraftfulla magnetfält. De smala "strålarna" åtföljs av en flod av dödlig joniserande strålning. "Det centrala svarta hålet är dynamiskt variabelt och är för närvarande lugnt", säger Gerald Cecil vid University of North Carolina i Chapel Hill.

Bild från Hubbleteleskopet som visar området som omtalas ovan.