Då gravitationsvågor uppstår när svarta hål smälter samman med en neutronstjärna

 

Den första direkta observationen av en gravitationsvåg gjordes den 14 september 2015 och tillkännagavs av LIGO- och Virgo - samarbeten den 11 februari 2016.

För första gången har forskare nu bekräftat upptäckten av en kollision mellan ett svart hål och en neutronstjärna. Inte bara en gång utan två sådana händelser inträffade med 10 dagars mellanrum i januari 2020. De extrema händelserna gjorde avtryck i rymden som gravitationsvågor som porlade fram minst 900 miljoner ljusår från oss och nådde jorden. Vågorna utlöstes troligast  av att en neutronstjärna svaldes hel av ett närliggande svart hål.

 

Gravitationsvågor är störningar i rumtidens (rymdens) krökning och skapas av massiva föremåls i rörelser. Under de nu mer än fem år som gått sedan den första gravitationsvågen upptäcktes och bekräftades, ett fynd som ledde till Nobelpriset i fysik 2017, har forskare identifierat mer än 50 gravitationsvågor som troligen kommer från sammanslagningar av svarta hål och neutronstjärnor. Både svarta hål och neutronstjärnor är rester av massiva stjärnor. Skillnaden är att svarta hål är massivare än neutronstjärnor.

I en relativt ny studie har forskare beskrivit upptäckten av gravitationsvågor från två sällsynta händelser var och en uppkommen av en kollision av ett svart hål och en neutronstjärna. Gravitationsvågorna upptäcktes av National Science Foundations (NSF) Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i USA och Virgo-detektorn i Italien. KAGRA-detektorn i Japan som även denna är ansluten till LIGO-Virgo-nätverket sedan 2020  var inte online just då.

Den första sammanslagningen kallad GW200105 upptäcktes den 5 januari 2020 och involverade ett svart hål ungefär 9 gånger solens massa (eller 9 solmassor) och en neutronstjärna med en massa av1,9 solmassor.

Den andra sammanslagningen upptäcktes den 15 januari och involverade ett svart hål med en massa av 6-sol-massor och en 1,5-sol-massa stor neutronstjärna.

 Resultaten av upptäckten publicerades  den 29 juni 2021 i The Astrophysical Journal Letters. Sedan tidigare hade astronomer ägnat årtionden åt att leta efter neutronstjärnor som kretsar kring svarta hål i Vintergatan men hade inte hittat några. "Med denna nya upptäckt av neutronstjärna- svarta hålkollision utanför vår galax har vi hittat den saknade typen av binära objekt av detta slag. Vi kan nu börja förstå hur många av dessa system som finns, hur ofta sammanslagningar sker och varför vi ännu inte har sett exempel på några i Vintergatan, säger Astrid Lamberts, forskare vid Observatoire de la Côte d'Azur, i Nice, Frankrike. Man har misstänkt händelseförloppen från gravitationshändelser av detta slag men först nu kunnat bekräftat att man anat rätt (min anm.)

 

 Den andra händelsen, GW200115 upptäcktes av både LIGO och Virgo. GW200115 uppstod vid sammanslagningen av ett svart hål med en neutronstjärna som ägde rum ungefär 1 miljard ljusår från jorden. Med hjälp av information från instrumenten kunde forskare bättre begränsa den del av skyn där denna händelse inträffade. Det lokaliserade området är nästan 3000 gånger större än fullmånen sedd från jorden.

Bild Simulering av sammanslagning av svarta hål som utstrålar gravitationsvågor. Bild Vikipedia.

Ett svart hål strimlar just nu en närgången stjärna därute

 

Att fånga en stjärna under dess sista tid då dess slut snart sker vid ett svart hål är sällsynt. Astronomer har likväl lyckats upptäcka ett fåtal sådana händelser vilka ger kunskap om vad som då sker. En stjärna som kommer för nära ett svart hål fångas in av det svarta hålets gravitation. Den då kolossala tidvattenkraft som då uppkommer från det svarta hålet, dess sammanlagda gravitationsfält, sträcks då ut  mot stjärnan vilket resulterari ett effektivt och kraftfullt indragande av stjärnan mot det svarta hålet vilket resulterar i att stjärnan slits itu.

Ett skeende som betecknas som en tidvattenstörningshändelse (TDE) och som ses som ett lysande ljusbloss vilket lyser mycket starkt och beror på att ca hälften av den sönderslitna stjärnan virvlar runt det svarta hålet och vilket ger en enorm värme innan detta stoff obönhörligt dras ner bortom händelsehorisonten (den (skenbara) ytan kring ett svart hål, som utgör gränsen mellan hålets innandöme och omvärlden). Den andra halvan av stjärnspillrorna ges en rekyl som resulterar i att detta kastas ut i rymden.

Det var just en sådan lysande och glödande händelse som observerades från jorden den 9 april 2019.

 

Händelsen fick beteckningen AT2019dsg och ägde rum ca 750 miljoner ljusår från oss vid  ett supermassivt svart hål med en storlek av 30 miljoner gånger solens massa (vår egen Vintergatans supermassiva svarta håls massa är 4 miljoner solmassor). AT2019dsg  blossade upp briljant i det optiska och i det röntgenstrålande spektret och en stund  senare även i radiostrålspektrumet.

Knappt sex månader senare, den 1 oktober 2019 gjordes en ny upptäckt av IceCube neutrinodetektorn belägen under isen på Antarktis: då en av de högsta energineutrinutslag som plockats upp  detekterades. Utslaget fick namnet IC191001A.

 

"Den slog ner i den antarktiska isen med en energi på mer än 100 teraelektronvolt", säger astronomen Anna Franckowiak vid Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) vid Universitetet i Bochum i Tyskland.

 

"Som jämförelse är det minst tio gånger mer än den maximala partikelenergi som kan uppnås i världens mest kraftfulla partikelaccelerator, Large Hadron Collider vid det europeiska partikelfysiklabbet CERN nära Genève." Den kom från den riktning där tidvattenstörningshändelsen  AT2019dsg skett.

Neutrinor är fascinerande små ting. Deras massa är nästan noll. De färdas i nästan ljushastighet och de interagerar nästan inte alls med vanlig materia. Miljarder neutrinor genomborrar varje människa hela tiden. Det är därför de fått smeknamnet "spökpartikel". Dessa genomströmningar är inget vi märker av och vad vi vet är de ofarliga.

 

Det betyder dock inte att de inte kan interagera med materia vilket visas av att IceCube har möjlighet att detektera dem. Då och då kan en neutrino interagera med isen och skapar då en ljusblixt. Med detektor inneslutna djupt in i mörkret under Antarktis is märks dessa blixtar. När forskare analyserade IC191001A fann de att det bara fanns  0,2 procents chans att detta utslag inte var associerat som AT 2019dsg.

"Detta är den första neutrino som är kopplad till en tidvattenstörningshändelse", säger astronomen Robert Stein på DESY.

Händelsen som fått beteckningen AT 2019dsg  kan lättare förstås genom medföljande länk där visas tydligt i en kort filmsekvens hur man ska förstå händelsen. Se HÄR. 

Bild från https://www.sciencealert.com/

Det snabbast snurrande svarta hålet upptäckt?

 

Ett svart hål är enligt ”den allmänna relativitetsteorin” en koncentration av massa med ett så starkt gravitationsfält att ingenting inte ens ljus kan övervinna dettas gravitation eller komma utanför dettas händelsehorisont. Materia eller ljus som kommer in till det svarta hålets händelsehorisont förblir där och kan aldrig komma ut igen förutom eventuellt i någon grad och oerhört långsamt i form av Hawkingstrålning.

 

Cygnus X- är en röntgenstrålande stjärnrest i form av ett svart hål. Ett av två objekt i ett röntgenbinärt system (dubbelröntgenkälla) i riktning mot stjärnbilden Svanen

Cygnus X-1 är 50 % massivare än man tidigare ansett vilket gör det till det kompaktaste av resterna av en stjärna (svart hål) som någonsin och direkt kunnat observerats. Röntgenbinären dess följeslagare består förutom av av en stor het blå variabel (skiftar i utkast av solvind och stjärnstoff)  stjärna med beteckningen HDE 226868.  Cygnus X-1 kretsar i en bana runt HDE 226868 på ett avstånd av cirka 0,2 AU (1 AU är avståndet solen - jorden) med en omloppstid på 5,6 dygn.

 Röntgenstrålningen från Cygnus X-1 uppstår då materia från den blå jättestjärnans massutkastningar sugs in av Cygnus X-1:s kraftiga gravitation. Röntgenstrålning från Cygnus X-1 fladdrar i oregelbunden styrka ca 1 000 gånger per sekund.

Baserat på nya observationer uppskattar ett internationellt forskarlag att det svarta hålet är 21 gånger tyngre än vår sol och snurrar snabbare än något annat känt svart hål. Den omräknade vikten får forskare att ompröva hur stjärnor som blir svarta hål utvecklas och hur snabbt de blir av med sitt bränsle innan de kollapsar. Cygnus X-1 drar långsamt till sig massa från sin ljusblå följeslagare genom att dra åt sig stjärnans yttre lager vilket då bildar en ljus skiva som ses rotera runt det svarta hålet (Cygnus X-1). När massan från ovannämnda skiva efterhand dras ner i det svarta hålet värms det upp till miljontals grader och avger då skimrande röntgenstrålning. En del av materialet i skivan lyckas dock komma undan och försvinner som kraftfulla jetstrålar bort från det svarta hålet i form av radiovågor vilket kan upptäckas från jorden.

 

Det var dessa signaturljusstrålar som forskargruppen spårade upp genom observationer från Very Long Baseline Array (VLBA), ett nätverk i kontinentstorlek av 10 radioteleskop spridda över USA från Hawaii till Jungfruöarna. Under en period av sex dagar följdes det svarta hålets bana från detta nätverk av teleskop.

 

Man fann att Cygnus X-1 finns cirka 7200 ljusår från jorden vilket överträffar den tidigare uppskattningen på 6000 ljusår. Det uppdaterade avståndet tyder på att den blå jättestjärnan (följeslagaren) är ljusare och mer massiv än man tidigare insett. Dess massa är ca 40 gånger större än vår sols. Och med tanke på det svarta hålets omloppsperiod kunde man få en ny uppskattning om det svarta hålets massa. Det är 21 solmassor.

Med hjälp av de uppdaterade mätningarna av det svarta hålets massa och dess avstånd från jorden kunde man bekräfta att Cygnus X-1 snurrar otroligt snabbt - mycket nära ljusets hastighet vilket innebär snabbare än något annat svart hål som hittills hittats", säger studiens medförfattare Lijun Gou, forskare vid National Astronomical Observatories vid Chinese Academy of Sciences (NAOC) i ett uttalande.

Bilden ovan från vikipedia är i röntgenljus av Cygnus X-1 och togs av ett ballongburet teleskop som ingår i High Energy Replicated Optics HERO-projektet.  

Plasmafenomenet i pulsaren PSR J1720-0533 (Svarta änkan).

 

Med hjälp av det femhundra meter långa Aperture Spherical radioteleskopet (FAST) upptäckte ett forskarlag under ledning av Dr. Wang Shuangqiang vid Xinjiang Astronomical Observatory (XAO) vid Chinese Academy of Sciences ett plasmalinsfenom i pulsaren PSR J1720-0533 (även kallad svarta änkan). En pulsar som finns i ett stjärnkluster ute i Vintergatan med beteckningen NGC 6712. 

 

Systemet som innefattar den extremt snabbt roterande pulsaren (PSR J1720-0533) åtföljs av en stjärna med låg massa en så kallad brun dvärg. 

De stora mängder av strålning   från pulsaren bidrar till avdunstning av följeslagaren (den bruna dvärgen) som därmed får en allt mindre massa. Massan i dag har uppmätts till mellan 0,018 och 0,036 solmassor beräknat utifrån från vår sols massa (vilket är lågt även för en brun dvärg). Svarta änkan-pulsarer (det finns ett flertal som getts detta epitet) har fått sitt namn från svarta änkan spindlar vars honor äter männen efter parningen. Svarta änka-pulsarer erbjuder värdefulla möjligheter till att undersöka egenskaperna hos följeslagaren då en sådan är under intensiv bestrålning.

I studien fann forskarna att emissionen av PSR J1720-0533 under förmörkelsens ingång då den bruna dvärgen vid passagen framför denna visar kvasi-periodisk modulering, som troligen orsakas av plasmalinser. Plasmalinsning är fenomenet med strålning som färdas längs böjda banor orsakade av den variabla elektrontätheten över skyn.

 

Genom att analysera linsfenomenet drog forskarna slutsatsen att den maximala förstoringen av linsen är 1,6, vilket motsvarar en linsstorlek på tiotals kilometer. Upptäckten av plasmalinsfenomenet i PSR J1720-0533 visar ett samband mellan dispersionsmätningen och linsningen. Dessutom undersökte forskarna polariseringsprofilerna vid förmörkelsen av PSR J1720-0533 och fann att den linjära polariseringen från emissionen försvann innan dispersionsmätningen visade någon betydande förändring. Fenomenet ger starka bevis för att det finns ett betydande magnetfält i följeslagaren (den bruna dvärgen).

Resultatet tyder på att detta magnetfält spelar en viktig roll i den förmörkande mekanismen som man kan se från svarta änkepulsarer.

 

Dessutom uppskattade forskarna att följeslagarens massförlustgrad var av den storleksordningen att följeslagaren (den bruna dvärgen) kommer att utplånas helt om ca 1000 år.

 

Bild vikipedia. Principiell funktionsskiss av en pulsar. Strålningen lämnar kroppen i två smala knippen som sveper genom universum. Gå  in på vikipedia och tryck på bilden där i övre högre hörnet och se en mycket intressant film från NASA på fenomenet som visar hur en pulsar fungerar (min anm.). Länken är denna. https://sv.wikipedia.org/wiki/Pulsar

3 okända röntgenkällor i spiralgalax NGC 891.

 

Astronomer vid University of Chicago och Fordham University har genomfört en längre övervakning av tre ultraluminösa röntgenkällor (ULX) belägna i spiralgalaxen NGC 891. NGC 891 är en spiralgalax cirka 30 miljoner ljusår bort från oss i riktning mot stjärnbilden Andromeda (inte att förväxla med Andromedagalaxen). Resultatet av forskningen presenterades i en artikel publicerad den 22 december på arXiv.org. Studien ger insikter om egenskaperna hos dessa källor och kan hjälpa oss att bättre förstå denna galax natur.

ULX är mycket kraftigt röntgenstrålande astronomiska objekt vilka inte kan tolkas som aktiva galaxkärnor (svarta hål).. Dess luminositet överskrider 1032 W (1039 erg/s), om man antar att den strålar isotropt. Galaxer som innehåller ULX har som regel bara en sådan men det finns några få galaxer som har många ULX. Vintergatan har däremot ingen alls.

De är punktkällor i universum så ljusa i röntgenstrålfältet att var och en avger mer strålning än 1 miljon solar tillsammans avger vid alla våglängder. Källorna strålar svagare  än aktiva galaktiska atomkärnor (AGN), men mer än någon känd stjärnaktivitet. Även om det tidigare gjorts många studier av ULX;s är den grundläggande karaktären av dessa källor fortfarande av okänt slag.

Långsiktig övervakning över ett brett spektrum av spektralmodeller krävs för att fullt ut bestämma och förstå dessas natur. Teamet som nu arbetat med att försöka förstå mer av fenomenet är astronomer under ledning  av Nicholas M. Earley. De har analyserat data som samlats in mellan 2000 till 2017 med hjälp av NASA: s Chandra X-ray Observatory och ESA: s XMM-Newton rymdsond. Genom att analysera data som samlats in fokuserade de sedan på observationerna från NGC 891.

 Studien visar att ULX-1 i en viss spektralutveckling från denna källa mellan 2003 till 2016 och dess ljuskurva uppvisar en eventuellt liten minskning av flödet över tid särskilt mellan 2000 till 2003. Den långsiktiga stabiliteten i ljuskurvan tyder dock på att källan inte variabelt förändras mycket över tid. Luminositeten hos ULX-1 mättes till ca 8,4 duodecillion erg/s, medan dess kolonntäthet uppskattades till cirka 8 sextillion cm-2.

 

ULX-2 har ett anmärkningsvärt konstant flöde som verkar vara mellan 20 och 50 procent högre än FÖR ULX-1, vilket förväntades. Källan har en kolonntäthet på cirka 0,2 sextillion cm−2. med viss variation. Detta värde är lägre än det som finns för ULX-1 med en faktor av några få och visar sig vara lägre än någon av de kolumntätheter som beräknats för de andra av de kända ULX.

 

ULX-3 är den svagaste av de tre studerade källorna med en luminositet på en nivå av 2 duodecillion erg/s, vilket placerar den i det lägre luminositetsområdet för detekterad ULX. Den härledda kolonntätheten visade sig vara cirka 2 sextillion cm-2. Forskningen visade att flödes- och kolumntätheten runt denna källa visar sig minska med faktor sju från november 2016 till januari 2017. Astronomerna tillade att ULX-3 vid denna tidpunkt inte längre kvalificerar sig som "ultraluminous" eftersom dess lägre luminositetsvärde är mer förenligt med andra höga energikällor exempelvis röntgenbinärer.

En forskning som bör fortsätta med syftet att undersöka dess styrka och förändring över än längre tid. Men vad som orsakar dessa röntgenkällor vet man mindre om så mer analys och undersökning behövs innan vi vet vad vi ser och varför (min anm.). Jag tippar att det handlar om ett svart hål som har någon närkontakt med en eller fler neutronstjärnor eller något eller några svarta hål av mindre slag eller både ock.

Se medföljande länk som är en film från youtube där det pedagogiskt förklaras och visas mer om denna galax utstrålning. https://www.youtube.com/watch?v=NT_r4KV5jug

Bild från vikipedia på galaxen NGC 891. Bilden ska enligt information ha tagits med en amatörutrustning.

Sonden Darts uppdrag ”krascha på en måne hösten 2022”

Double Asteroid Redirection Test (DART) är namnet på ett NASA-uppdrag och en rymdsond som nu har skjutits upp med syftet att testa en metod för planetariskt försvar mot objekt som riskerar att krascha på jorden. Att se resultatet av vad som sker vid ett försök att ändra riktning på en framtida farlig asteroid som är på kollisionskurs med Jorden. Genom kraschen hoppas man att en sådan katastrof förhindras. Kanske optimalt så att den då tar en ny kurs in i solen och utplånas. 

 I september 2022 kommer rymdsonden Dart  att fås att krascha ner  på asteroidmånen Dimorphos för experimentsyfte. En liten asteroidmåne som kretsar runt asteroiden Didymos ute i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. Syftet är att  undersöka om nedslaget ger månen  en ny kurs.

 Dimorphos upptäcktes 2003. Det är den mindre asteroiden eller månen i ett synkront binärt system med 65803 Didymos som den primära asteroiden. Den fick sitt officiella namn den 23 juni 2020. Dess diameter är 170 meter och är det minsta astronomiska objekt som har fått ett permanent eget namn.

Dimorphos är inget och kan aldrig bli ett hot mot oss. Varför just detta objekt valdes ut för att krascha på är inget jag kan svara på. Vi får bara hoppas månen efter kraschen inte tar en ny kurs som riktas rätt mot Mars eller Jorden (min anm.). Ingen vet vad som kan ske.

Bild vikipedia på rymdsonden Dart. 

Något om James Webb teleskopet.

 

NASA:s James Webb Space Telescope sköts upp 07:20 .m EST den 25 december 2021 med hjälp av en Ariane 5-raket från Franska Guyana i Sydamerika.

Webbobservatoriet är ett gemensamt projekt av ESA (European Space Agency) och canadian space agency och NASA:s revolutionerande flaggskeppsuppdrag vilket ska söka efter ljuset från de första galaxerna i det tidiga universum och även utforska vårt eget solsystem liksom planeter som kretsar kring andra stjärnor så kallade exoplaneter.

 

"James Webb Space Telescope representerar den ambition som NASA och våra partners upprätthåller för att driva oss in i framtiden", säger NASA-administratör Bill Nelson. "Webbs löfte är inte att bekräfta vad vi vet utan att att upptäcka det vi inte vet; Det vi ännu inte förstår eller ännu inte kan förstå om vårt universum. Jag längtar efter att få se vad det avslöjar”

 

För mer om detta spännande projekt och vad som kommer att ske framåt följ denna länk och spara den. https://webb.nasa.gov/index.html

Själv kommer jag att följa James Webb teleskopets upptäckter likt jag gjort och kommer att fortsätta göra med Hubbleteleskopets så länge det nu får vara i drift. (min anm.)

Bild flickr.com på hur det snart kan se ut däruppe nu när teleskopet är på väg till sin destination.