Hur ser en planet ut där liv finns.

 

Vi vet ännu inte om de stjärnor som finns närmast oss α Centauri A/B-binärsystemet (dubbelstjärnor) hyser en jordliknande planet 

 Men tack vare arbete med skilda datamodeller av utveckling har vi nu en god uppfattning om hur en sådan planet om den skulle existera skulle se ut och hur den skulle ha utvecklats över tid.

James Webb Space Telescope (JWST), som framgångsrikt lanserades i december 2021, beräknas inom en snar framtid kunna upptäcka atmosfärer hos steniga exoplaneter som passerar framför M-dvärgar - röda stjärnor som är svagare ljudmässigt och mindre än solen – exoplaneter som kretsar inom den beboeliga zonen runt dessa solar. Det extremt stora teleskopet (ELT) som för närvarande håller på att byggas i Chile kommer även det att söka efter steniga exoplaneter runt närliggande solliknande stjärnor i slutet av detta decennium.

På ETH Zürich är man ledande och väsentligt involverad i dessa och andra observationsinfrastrukturarbeten. Kompletterande forskning vid Institutet för partikelfysik och astrofysik vid institutionen för fysik handlar om numerisk modellering innebärande att bättre förstå beboeliga steniga exoplaneter och vägleda framtida observationer och instrumentutveckling för arbete inom detta.

Nu har ett internationellt team lett av ETH-forskare presenterat resultaten av en sådan studie där man riktade uppmärksamheten mot de solliknande stjärnorna närmast jorden, α Centauri A och α Centauri B. Rapporten publicerades i The Astrophysical Journal och ger en förutsägelse om hur en planet i jordstorlek (om den existerar)  skulle se ut. Teamet, som inkluderar ETH-astrofysikerna Haiyang Wang, Sascha Quanz och Fabian Seidler samt Paolo Sossi vid institutionen för geovetenskaper bestämde sig för att uppskatta den elementära sammansättningen av en hypotetisk stenig planet i den beboeliga zonen i α Centauri A / B-systemet.

Med detta arbete har Wang och kollegor börjat beskriva en fängslande bild av en (eventuell) exoplanet som kretsar kring α Centauri A/B. Om den finns, α-Cen-Jorden, är den sannolikt geokemiskt lik jorden förutspås det och med en mantel som domineras av silikater berikad med kolbärande inslag som grafit och diamant.

 Kapaciteten för vattenlagring i dess steniga inre bör motsvara jordens. Enligt studien skulle α-Cen-Jorden dock skilja sig på intressanta sätt från jorden. Den skulle ha en något större järnkärna, lägre geologisk aktivitet och inte tvunget plattektonik (som jorden har). Den största överraskningen var dock att den tidiga atmosfären på denna hypotetiska planet kunde ha dominerats av koldioxid, metan och vatten - liknande jordens i arkeiskaeon, för 4 till 2,5 miljarder år sedan då det första livet uppstod på jorden.

Sannolikheten finns därför att hitta ett äldre syskon till jorden. α Centauri A/B-systemet är 1,5–2 miljarder år äldre än solen. Från 2022 till 2035 kommer α Centauri A och α Centauri B att vara tillräckligt åtskilda från varandra för att förenkla sökandet efter planeter runt var och en av stjärnorna tack vare minskad ljusförorening från den andra.

 Tillsammans med den nya observationskraft som kan förväntas under de kommande åren finns det hopp om att finna en eller flera exoplaneter som kretsar kring α Centauri A/B. Planeter som kommer att ansluta sig till de nästan 5 000 exoplaneter som har upptäckts sedan 1995, då strofysiker Michel Mayor och Didier Queloz  vid universitetet i Genève  tillkännagav upptäckten av den första planeten utanför vårt solsystem i omloppsbana runt en solliknande stjärna. för vilken de tilldelades Nobelpriset i fysik 2019, delat med den kanadensisk-amerikanske kosmologen Jim Peebles.

Bild vikipedia som visar solen jämförd med Alfa Centaurisystemets stjärnor ca 4 ljusår bort.

En metod för att lättare finna underjordiska hav på månar

 

Under 2000-talet har planet-forskare blivit alltmer säkra på att underjordiska hav bestående av flytande vatten finns på vissa månar i vårt solsystem. 

Då vatten är ett krav för livet på jorden ser vi oss om efter andra himlakroppar som kan innehålla hav. I vårt solsystem mestadels månar. I sådana hav kan liv finnas.

Ett primärt sätt att upptäcka existensen av ett dolt hav är genom ett inducerat magnetfält. Dessa magnetfält söks genom en unik tillämpning av Faradays induktionslag. 

 Denna lag säger att ett över tid varierat magnetfält skapar en elektrisk ström när den appliceras på en krets. Vatten som är tillräckligt salt för att förbli flytande i kalla utrymmen är  elektriskt ledande.

Samtidigt utsätts en månes bana av  planetens (vilken den snurrar runt)  roterande magnetfälts fältstyrka som varierar över tid. Denna effekt kombineras för att inducera en elektrisk spänning i havet som i sin tur genererar ett inducerat magnetfält som kommer från månen. Att observera magnetfält som är resultatet av denna process är en svår uppgift. Det inducerade fältet är mycket svagare än det magnetiska fält som genomsyrar de lokala miljöerna (från planeten månen kretsar runt).

Om en måne  har en atmosfär kan dess jonosfär generera ännu ett inducerat magnetfält vilket kan leda till falsk positiv detektering om ett underjordiskt hav. Och rymdfarkoster utrustade med en magnetometer gör mätning över en måne kommer tillgängliga data att vara ganska begränsade eller till och med obefintliga om rymdfarkosten inte passerar tillräckligt nära för att känna av ett inducerat fält.

På Cochrane et al.  presenteras nu en ny metod för att hantera dessa svårigheter baserat på prediktiv modellering och en huvudkomponentanalys. Här valdes en enda nära förbiflygning av Neptunus största måne, Triton. Metoden är utvecklad för Trident-uppdragskoncept och föreslogs från NASA: s Discovery Program.

 Denna förbiflygning skulle producera bara 12 minuter användbar data för att extrapolera förekomsten av ett underjordiskt hav.

För mer om detta arbete följ ovan länkar.

Bild vikipedia. Bildtext. Fotografi taget av rymdsonden Cassini som visar Diones mörkare baksida. Månen Dion vid Saturnus är en måne som kanske innehåller ett underjordiskt hav. 

Det SGR 1830 en magnetar

 

En magnetar är en starkt magnetiserad stjärnkärna som inte är större än en medelstor stad. Det är en typ av isolerad neutronstjärna, den krossade kärnan som lämnats kvar när en massiv stjärna exploderat. Här har material en kompression av mer massa än solens och en sådan kärna är inte större än cirka 20 kilometer i diameter. En neutronstjärna  av materia så tät att en tesked skulle väga lika mycket som ett berg på jorden. 

Det som särskiljer magnetarer är att de konstruerar de starkaste magnetfälten som är kända upp till 10 biljoner gånger mer intensiva än en kylskåpsmagnets och tusen gånger starkare än en ordinär neutronstjärnas. Magnetfältet representerar ett enormt av energi som om det störs kan ge ett utbrott av röntgenaktivitet under en varaktighet av månader eller  år.

Magnetar SGR 1830 finns i stjärnbilden Skölden och dess avstånd från oss är ca 13000 ljusår. Swiftrymdteleskop riktades mot denna och upptäckte då upprepade pulseringar och att objektets rotationshastighet  är 10,4 sekund.

Därefter har NASA:s Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) teleskop som finns på den internationella rymdstationen ISS observerat sammanslagningen av flermiljongraders röntgenfläckar på ytan av magnetaren.

"NICER upptäckte hur tre ljusa, röntgenemitterande heta punkter långsamt vandrade över objektets yta samtidigt som de minskade i storlek. En upptäckt som gett den bästa inblicken hittills på fenomen som dessa", säger George Younes, forskare vid George Washington University i Washington och NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

"Den största punkten sammansmälte så småningom med en mindre vilket är något vi inte har sett tidigare." säger Younes.

Denna unika observation beskrevs i en artikel i i The Astrophysical Journal Letters Younes den 13 januari huvudförfattare är ovannämnde Younes. Studien kommer att hjälpa forskare till en mer fullständig förståelse av samspelet mellan ytan och magnetfältet av en magnetar.

Bild på SGR 1830 från youtube

Det finns massiva bubblor i mitten av Vintergatan

 

År 2020 tog röntgenteleskopet eRosita bilder av två enorma bubblor som sträcker sig långt över och under centrum av Vintergatan.

Sedan dess har astronomer diskuterat dess ursprung. Nu tyder en studie där bland annat forskare vid University of Michigan att bubblorna är ett resultat av en kraftfull stråle av aktivitet från det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan. Studien publicerades i Nature Astronomy och här beskrivs att denna kraftfulla stråle startade sin utstrålning av  material för cirka 2,6 miljoner år sedan och hade en varaktighet av cirka 100000 år och i dag kan ses som två bubblor. 

Teamets resultat tyder på att Fermi-bubblor vilka första gången upptäcktes 2010,ett slag av  mikrovågs dis - en dimma av laddade partiklar  i mitten av galaxen - bildades av denna stråle av energi från det svarta hålet. Studien leddes av National Tsing Hua University i samarbete med U-M och University of Wisconsin. Det finns två konkurrerande modeller som förklarar dessa bubblor, kallade Fermi- eller eRosita bubblor efter de teleskop som namngav dem, säger Ruszkowski vid University of Michigan.

 Den första modellen säger att utflödet drivs av en nukleär händelse där en stjärna exploderar som en supernova och därefter kastar ut material. Den andra modellen, som teamets resultat stöder mer antyder att dessa utflöden drivs av energi som kastas ut från det supermassiva svarta hålet i mitten av vår galax.

Detta utflöde från svarta hål uppstår när material färdas mot det svarta hålet men aldrig korsar det svarta hålets händelsehorisont från vilken ingenting kan fly. Eftersom en del av detta material kastas tillbaka ut i rymden växer det svarta hålet inte okontrollerat. Men energin som kastas från det svarta hålet förskjuter material nära det svarta hålet vilket skapar dessa bubblor.

Vad finns inuti dem? Kosmiska strålar, en form av högenergistrålning i dessa   eRosita-bubblor (Fermi-bubblor)  ännu vet ingen detta.

Bild vikimedia på fermibubblor.

Rekordstor molekyl funnen vid den unga stjärnan IRS 48

 

Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile har astronomer vid Leidenobservatoriet i Nederländerna nu för första gången identifierat dimetyleter i en planetbildande gas- och stoftskiva. Med sina nio atomer är detta den största molekyl som hittills har upptäckts i skiva av detta slag. Molekyler av detta slag är en byggsten till större organiska molekyler vilka kan ge upphov till liv.

“Resultatet kan lära oss mer om livets ursprung på vår planet och därför ge en bättre förståelse för möjligheterna till liv i planetsystem. Det är spännande att se hur dessa resultat kan bidra till mer kunskap” säger Nashanty Brunken, forskarstuderande vid Leidenobservatoriet och huvudförfattare till den artikel som publicerats i dagarna i Astronomy & Astrophysics.

Dimetyleter är en organisa molekyl som ofta finns i stjärnbildande gas- och stoftmoln men den har aldrig tidigare upptäckts i en planetbildande skiva. Forskarna gjorde också en preliminär detektion av metylformiat även denna en komplex molekyl som liknar dimetyleter och även den en byggsten för större organiska molekyler.

Molekylerna identifierades i den planetbildande skivan runt den unga stjärnan IRS 48 även känd som Oph-IRS 48 med hjälp av ALMA, ett observatorium med Europeiska sydobservatoriet (ESO) som delägare. IRS 48 finns 444 ljusår bort från oss i stjärnbilden Ormbäraren.

Regionen formades troligast av en nybildad planet eller en liten stjärnkompanjon belägen mellan stjärnan och stoftmolnet vilket nu drar till sig mängder av millimeterstora stoftkorn som över tid kan växa till kilometerstora objekt som kometer, asteroider och även dvärgplaneter.

Forskarna tror att många komplexa molekyler likt dimetelyter bildas i stjärnbildande moln redan innan stjärnorna bildats. I dessa då kalla miljöer fastnar atomer och enkla molekyler som kolmonoxid på stoftkornens ytor och bildar en isskorpa där kemiska reaktioner sker och komplexa molekyler då kan uppstå.

Nyligen upptäcktes att stoftfällan i IRS 48 även är en isreservoar där det samlas isiga stoftkorn på komplexa molekyler. Det var i denna region av skivan som ALMA registrerade tecknen på diemetyleter: det var då den unga stjärnan IRS 48 värmer upp isen som gas sublimeras varvid molekylerna som är fångade i isen frigörs och blir detekterbara.

“Det som gör denna upptäckt spännande är att vi nu vet att dessa större komplexa molekyler sedan kan ingå i de planeter som bildas i skivan” förklarar Booth. ”Detta var inte känt tidigare eftersom de komplexa molekylerna gömde sig i isen”.

Upptäckten av dimetyleter kan betyda att många andra komplexa molekyler som förekommer i stjärnbildningsområden också kan finnas i isen i planetbildande skivor. Dessa molekyler är byggstenar för prebiotiska molekyler som aminosyror och sockerarter och vissa av dessa är nödvändiga för utveckling av liv på en planet.

“Det är mycket spännande att se dessa större molekyler i gas- och stoftskivor. Vi trodde att det kanske inte var möjligt att observera dem över huvud taget” säger Alice Booth, forskare vid Leidenobservatoriet.

Upptäckten ger stor möjlighet att förstå livets ursprung på en planet men bör även ge idén att liv bör vara mindre unikt därute än vi ser just nu (min anm.)

PR-bild eso2205f. ALMA-observatoriet i Chile:s bild av stoftfällan/kometfabriken omkring Oph-IRS 48

GRS 1915+105 består av en röntgenbinär och mikrokvasar.

 

GRS 1915+105 finns i riktning mot stjärnbilden Örnen ca 3600 ljusår bort och består av en Röntgenbinär vilket innebär två närliggande dubbelstjärnor som främst ger sig till känna genom sin starka röntgenstrålning och en mikrokvasar en region omkring ett svart hål med åtskilliga M☉ (solmassor) och en "ordinär" stjärna som följeslagare.

Ett svart hål har innan det ger ifrån sig röntgenstrålning fått stor corona. Detta framgår bland annat med  ”hjärtslagsgrafen” som ett internationellt team av astronomer har gjort av ett svart hål och en stjärna som kretsar runt varandra.

Teamet, som leds av Mariano Méndez från Universitetet i Groningen (Nederländerna) kommer att publicera sina resultat i dagarna i Nature Astronomy. Precis som blodet i ett mänskligt hjärta inte kan vara i förmaket och ventriklarna samtidigt, verkar ett svart hål också först samla in material, värma upp det i en så kallad corona för att därefter stråla ut det.

– Det låter logiskt, men det har varit en debatt i 20 år om huruvida corona och strålning helt enkelt var samma sak. Nu ser vi dock att strålen uppstår en efter en och utgår från corona, säger  Mariano Méndez vid Kapteyninstitutet. För arbetet samlade forskarna in 15 års data insamlade från flera skilda teleskop. Bland annat riktade de Rossi X-ray TimingExplorer mot det svarta hålet i GRS 1915 +105 ungefär var tredje dag och samlade in data om högenergiröntgenstrålningen från coronan.

Astronomerna kombinerade röntgendata med Ryleteleskopet  som är ett radioteleskop.

Ovan är en samling teleskop (radioteleskop och röntgenteleskop) cirka nittio kilometer norr om London, som samlar lågenergiradiostrålning från det svarta hålets strålning nästan varje dag. Det svarta hålet GRS 1915+105 är inte ett isolerat svart hål, utan ett dubbelt system bestående av ett svart hål och en stjärna som cirklar runt varandra. Detta dubbla system ligger i vintergatan, cirka 36 000 ljusår från oss i riktning mot stjärnbilden Örnen. Det svarta hålet väger ungefär 12 gånger så mycket som vår sol, vilket gör det till ett av de tyngsta kända stjärnsvarta hålen. Inte att förväxla med svarta hål i mitten av en galax. Nu när forskarna har bevisat sekvensen finns det fortfarande några obesvarade frågor. 

Till exempel innehåller röntgenstrålningen som teleskopen samlar in från koronan mer energi än vad som kan förklaras av enbart coronans temperatur. Forskarna misstänker att ett magnetfält finns här som ger extra energi. Detta magnetfält och den medföljande energin kan då förklara varför röntgenstrålar bildas. Om magnetfältet är kaotiskt värms koronan upp. Om magnetfältet blir mindre kaotiskt kan material fly via fältlinjerna i strålform. För mer förklarat händelseförlopp  följ länken här där det finns några filmer som bra förklarar hur skeendet ser ut. https://phys.org/news/2022-03-astronomers-heartbeat-black-hole.html

Bild vikipedia av en konstnärlig tolkning av en röntgenbinär. Materia från stjärnan fångas in av det kompakta objektet och bildar en ackretionskiva med bipolärt utflöde.

Ett förseglat prov som togs av Apollo 17 från månens yta är nu öppnat

 

Forskare vid Washington University i St. Louis hjälper nu till med att återvinna gaser ur en behållare med månjord som astronauter samlade in och förseglade under vakuum på månens yta 1972. Insatsen är en del av NASA:s initiativ Apollo Next Generation Sample Analysis (ANGSA). 

Det var Apollo 17-astronauterna Harrison Schmitt och Eugene Cernan som samlade in proven vid ett gammalt jordskred på månensTaurus-Littrow Valley. 

Astronauterna grävde fram en mängd av månregolit vilket är en grov blandning av damm, jord och trasig sten från månens yta  och förseglade materialet i två behållare.

När de kom tillbaka till jorden placerade NASA containern med behållare i månvalvet på NASA:s Johnson Space Center där det sedan dess har förblivit i orört skick fram till nu.

"Under de senaste 50 åren har månmaterialet varit inneslutet i en kärnprovvakuumbehållare vilken var innesluten i en yttre vakuumbehållare", säger Alex Meshik, forskningsprofessor i physics in Arts & Sciences och fakultetskollega vid universitetets McDonnell Center for the Space Sciences.

Behållarna var placerade i två förseglade Teflon-påsar och förvarades i en kvävehandskelåda i ett valv.

Att öppna behållarna, som Meshik och medarbetare gjorde i februari 2022 var svårt. Forskarna ville identifiera den ursprungliga kemiska signaturen av varje gasrest som kunde finnas i behållarna. Det inkluderar mån-gas som kan ha fångats in i behållarna vid den tidpunkt då månregoliten samlades in på månens yta, liksom gas som kunde ha sipprat in vid vistelsen i valvet (inga behållare är helt möjliga att helt tillsluta min anm.)

"Det finns ingen perfekt vakuumförsegling", säger Meshik. "En av de viktiga egenskaperna hos 73001 (NASA:s identifierarkod för det specifika månregolitprovet togs på ett djup som alltid är under vattens fryspunkt", noterade Jolliff.

"Så tanken var att det här kunde finnas fler flyktiga ämnen än högre upp på månytan. Den övre ytan utsätts för mer av effekterna av daglig uppvärmning och kylning." (solens påverkan). För mer om detta arbete följ följande länk från Washington university in St: Louise

Bild vikipedia. Astronauten Harrison Schmitt arbetar bredvid Tracy's Rock i Taurus-Littrow-dalen på Apollo 17-uppdraget 1972. Sydmassivet är synligt åt höger. Platsen där proverna togs.