Kanske framtida astronauter kan få friskt vatten i månens vulkaner

 

För miljarder år sedan skedde en serie vulkanutbrott på månen vars lavaflöden täckte hundratusentals kvadratkilometer av ytan. Under eonerna skapade lavan de mörka fläckarna som vi ser på månen.

Ny forskning från CU Boulder (University of Colorado Boulder) tyder  att vulkaner kan ha lämnat ävem en annan varaktig inverkan på månytan: is som som kan ses som prickar på månens poler vilka på vissa ställen kan mäta dussintals eller till och med hundratals meter tjocklek. "Vi föreställer oss det som en frost på månen som byggdes upp över tiden", säger Andrew Wilcoski, huvudförfattare till den nya studien och doktorand vid Institutionen för astrofysiska och planetära vetenskaper (APS) och laboratoriet för atmosfärs- och rymdfysik (LASP) vid CU Boulder.

Wilcoski med kollegor publicerade sina resultat denna månad i The Planetary Science Journal.

Forskarna använde sig i arbetet av  datorsimuleringar  för att försöka återskapa förhållandena på månen under en tid då liv ännu inte fanns på jorden. De upptäckte att gamla månvulkaner då spydde ut enorma mängder vattenånga kom ut på ytan och bildade lageruppbyggnad av is. Is som fortfarande kan finnas i månkratrar.

Det är en potentiell källa för framtida månutforskare som kommer att behöva vatten för att dricka och bearbeta till raketbränsle, säger studiens medförfattare Paul Hayne.

Den nya studien lägger till en växande mängd bevis som tyder på att månen kan innehålla   mycket mer vatten än forskare trott. I en studie från 2020 uppskattade Hayne och hans kollegor att nästan 6000 kvadratkilometer av månytan kunde kunna innehålla is - mestadels nära månens nord- och sydpoler.

Var allt det vattnet kom ifrån från första början är däremot ännu oklart.

"Det finns många potentiella källor", sa Hayne.

Vulkaner kan vara en. Planetforskaren förklarade att månen från 2 till 4 miljarder år sedan var en kaotisk plats. Tiotusentals vulkaner uppstod under denna period och genererade enorma floder och sjöar av lava.

Ny forskning från forskare vid Lunar and Planetary Institute i Houston visar att dessa vulkaner sannolikt  kastade ut  moln  mestadels bestående av kolmonoxid och vattenånga. Moön som sedan virvlade  runt månen, vilket potentiellt skapade tunna och kortlivade atmosfärer.

Det fick Hayne och Wilcoski att undra: Kan samma atmosfär ha lämnat kvar is på månytan likt frost som bildas på marken efter en kylig höstnatt?

För att ta reda på det bestämde sig duon och Margaret Landis, en forskningsassistent vid LASP, för att försöka förstå förhållandena på månens yta för miljarder år sedan.

Teamet använde uppskattningar av att månen upplevde en stor vulkanutbrottstid vart 22 000: e år, i genomsnitt. Forskarna spårade sedan hur vulkaniska gaser kan ha virvlat runt månen och därefter försvunnit ut i rymden över tid. Teoretiskt upptäcktes i simuleringsarbetet  att förhållandena då kan ha gett ispåbyggnader.

Enligt gruppens uppskattningar kan ungefär 41 % av vattnet från vulkaner ha kondenserat till is på månen.

"Atmosfären försvann under cirka 1000 år, så det fanns gott om tid för is att bildas", sa Wilcoski.

Det kan ha funnits så mycket is på månen att du möjligen kunde ha upptäckt glansen av frost och tjocka på polära områdena från jorden. Gruppen beräknade att cirka 9 kvadriljoner liter  vulkaniskt vatten kunde ha kondenserat till is under den perioden. Det är mer vatten än vad som för närvarande finns i Lake Michigan. Forskningen tyder på att mycket av det vattnet fortfarande kan vara kvar i form av is på polerna.

Det mesta av den isen har sannolikt ackumulerats nära månens poler och kan vara dolt under flera meter månstoft eller regolit.

"Vi måste borra där och leta efter det", säger Wilcoski.

Nog vore det bra om resultatet är riktigt med vatten i den mängden kan det lösa en hel del problem för en framtida månstations personal (min anm.)

Bild vikipedia på Mons Rümker ett berg (som ursprungligen var en vulkan) på nordvästra delen av den sida av månen som vetter mot jorden.

Mycket gamla galaxer samlas.

 

Nya bilder av denna fyrkant av dvärggalaxer kallad Hickson Compact Group 31 tagna av NASAs Hubble Space Telescope visar ett fönster in i universums ungdom då uppbyggnaden av stora galaxer genom att mindre slogs samman inte var så ovanligt. Hickson Compact Group 31  (NGC 1741 group)  består av 8 galaxer och finns 166 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Eridanus (Floden).

Astronomer har i årtionden vetat att dessa dvärggalaxer gravitationellt dras mot varandra. Deras  spiralformer har sträckts ut och mellan dem ses långa strömmar av gas och damm. Det ljusaste objektet i Hubble-bilden av dessa är två kolliderande galaxer. Hela systemet glöder som en eldstorm av stjärnfödelse vilket beror på att vätgas komprimeras av de nära mötena mellan galaxerna och då kollapsar vilket får vätgasen efterhand att bilda nya stjärnor.

Hubble-observationerna härifrån har lagt till viktiga ledtrådar till historien om denna interagerande grupp av galaxer så astronomer nu kan avgöra när t gravitationskraften mellan dessa galaxer uppkom och förutsäga en framtida sammanslagning.

"Vi hittade de äldsta stjärnorna i några av de klotformiga stjärnhoparna (dvärggalaxerna). Stjärnhopar av en ålder av cirka 10 miljarder år. Därför vet vi att systemet har funnits ett tag", säger astronomen Sarah Gallagher vid University of Western Ontario i London, Ontario, ledare för Hubble-studien.

– De flesta liknande dvärggalaxer som dessa interagerade(drogs samman) för flera miljarder år sedan, men denna grupp samlas för första gången. Processen har pågått i högst några hundra miljoner år. Det är ett extremt sällsynt lokalt exempel på vad vi tror var en ganska vanlig händelse i det tidiga universum, säger Gallagher. Jo så sant genom historien har en del dvärggalaxer krockat eller dragits in i Vintergatan och så sker ännu i dag (min anm.).

Överallt där astronomerna såg in i  denna grupp fann de partier av nya stjärnkluster och regioner av stjärnfödelse. Hela systemet är rikt på vätgas (grundmaterialet till ny stjärnbildning). Gallagher och hennes team använde i sitt arbete Hubbles Advanced Camera for Surveys för att kunna se in i de yngsta och ljusaste av dessa kluster vilket gjorde det möjligt att beräkna hoparnas åldrar, spåra stjärnbildningshistoriken och utreda om galaxerna genomgår de sista stadierna av galaxkonstruktion.

Analysen förstärktes med infraröd data från NASAs Spitzer Space Telescope och ultraviolett observationer från Galaxy Evolution Explorer (GALEX) inklusive NASAs Swift-satellit. Data som hjälpte astronomerna att mäta den totala mängden stjärnbildning i systemet.

Hubble avslöjar att de ljusstarkaste hoparna innehåller minst 100000 stjärnor och har en ålder av under 10 miljoner år.

Varför interagerar galaxerna först nu? Kanske, säger Gallagher eftersom systemet ligger i en region med lägre densitet i universum. Att träffas tog miljarder år längre tid dör dessa än det gjorde för galaxer i  stjärnrikare områden som i Vintergatan och dess närhet.

Hickson Compact Group 31 är en av 100 kompakta galaxgrupper katalogiserade av den kanadensiske astronomen Paul Hickson.

Gallaghers resultat visas i februarinumret av The Astronomical Journal.

Bild vikipedia på den ovan omtalade Hickson Copact Group 31.

Stenen Hypatia kan vara det första fyndet på Jorden efter en supernova

 

Hypatia är en liten sten som hittades i Egypten 1996 och som är det första kända exemplaret av en kometkärna på jorden. Detta är vad som antagits tills nu.

 Ny forskning visar istället att stenen inte är en rest av en kometkärna utan istället det första konkreta beviset  på jorden från en supernova typ Ia explosion. Dessa sällsynta supernovor är några av de mest energirika händelserna i universum. Slutsatsen att Hypatiastenen har detta ursprung visas i  n ny studie publicerad i tidskriften Icarus, av Jan Kramers, Georgy Belyanin och Hartmut Winkler med flera vid University of Johannesburg.

Sedan 2013 har Belyanin och Kramers avslöjat en serie mycket ovanliga kemiska ledtrådar i ett litet fragment av Hypatia stenen. I sin nya forskning om detta eliminerar de "kosmiska misstänkta händelser eller slag" för stenens ursprung i en noggrann vetenskapligt analyserande process.

De har pusslat ihop en tidslinje som sträcker sig tillbaka till de tidiga stadierna av bildandet av jorden, solen och de andra planeterna i vårt solsystem. Analyser av Hypatiastenen tyder på att den inte bildats på jorden eller i vårt solsystem. I studien beskriver de att den har ett ovanligt kemiskt mönster som liknar det från en supernova Ia-explosion.

Arbetet beskrivs i i en artikel som blir för mycket att redogöra för i detta . inlägg. Istället rekommenderas att följa medföljande länk  där mycket utförlig text finns plus en film av projektet. 

Bild https://phys.org/ på den omtalade stenen som inlägget ovan även utgår från och länken ovan går till.

En cirkulär ring har upptäckts runt en galax.

 

Forskare vid Western Sydney University har tillsammans med ett internationellt team av  experter upptäckt en mystisk cirkulär ring runt en granngalax som kan vara det första kända fallet av en intergalaktisk supernovarest innebärande rester av en exploderad stjärna som exploderade för ca 7000 år sedan.

 En supernovarest  som har fått namnet J0624–6948 och troligen skedde  i Stora Magellanska molnet  en satellitgalax till Vintergatan. Upptäckten är publicerad i den  tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society huvudförfattare är professor Miroslav Filipovic från universitetets School of Science här beskriver han det var en spännande upptäckt och att den väckt många obesvarade frågor.

"När vi ursprungligen upptäckte detta nästan perfekt cirkulära radioobjekt trodde vi först att det var ännu en ORC (Odd RadioCircle) men efter våra ytterligare observationer blev det klart att det här objektet sannolikt är något helt annat", säger professor Filipovic. 

Ringen som upptäcktes har signifikanta skillnader mot de fem kända ORC: erna vi känner till - ett plattare radiospektralindex, brist på en framträdande central galax som en möjlig källa och större  storlek – vilket sammantaget tyder på att det är en annan typ av objekt.

"Den mest troliga förklaringen är att objektet är en supernovarest av en exploderad stjärna som fanns i utkanten av det stora Magellanska molnet som hade genomgått en enda degenererad typ av Ia supernova som involverade explosionen av två stjärnor som kretsade kring varandra", säger professor Filipovic.

"Vi övervägde dock andra scenarier som att detta objekt kan representera en rest av superflareaktivitet )solutbrott) från en närliggande stjärna i vintergatan ( 190 ljusår från solen och i närområde till objektet). Vi vet att ett stort solutbrott skedde från denna stjärna för endast  några århundraden sedan, eller helt enkelt ett betydligt större  ORC än vi hittills upptäckt. 

"Vad vi potentiellt upptäckte är dock en unik rest av supernova som har expanderat till en sällsynt, intergalaktiskt objekt – ett objekt som vi inte förväntade oss att finna i en miljö som denna. Våra uppskattningar pekar på åldern av objektet till cirka 2200 till 7100 år, säger professor Filipovic.

J0624–6948 upptäcktes först med Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP) som förvaltas av CSIRO – ett av flera nya generationers radioteleskop som nu avslöjar nya funktioner i universum.

"Dessa nya radioteleskop kan plocka upp en rad sfäriska objekt och på grund av de kombinerade effekterna av högkänslighet ge bra rumslig provtagning och bred täckning vilket berikar vår förståelse av universum." säger professor Filipovic.

Bild vikipedia på ringarna runt SN 1987A, med de utslungade massorna från supernovautbrottet i mitten av den inre ringen.

En möjlig lösning av Fermis-paradox.

 

Fermis paradox är motsättningen mellan den beräknade sannolikheten för utomjordiskt liv i universum, såsom beskrivs i Drakes ekvation och den brist på bevis för intelligent liv på andra platser än jorden som råder. Motsättningen mellan den beräknade sannolikheten av utomjordiskt liv i universum diskuteras i Drakes ekvation. 

Drakes ekvation är uttänkt av radioastronom Frank Drake 1961 med syftet att uppskatta antalet högteknologiska civilisationer i Vintergatan vid en given tidpunkt.

Några forskare en vid Carnegie Institution for Science och  en vid California Institute of Technology, har utvecklat en möjlig lösning på Fermi Paradox. I en  artikel publicerad i Journal of the Royal Society Interface föreslår dessa Michael Wong och Stuart Bartlett att anledningen till att inga utomjordingar från andra planeter har besökt oss är på grund av superlinjär skalning, vilket de hävdar leder till en singularitet.

För flera år sedan frågade fysikern Enrico Fermi en kollega varför utomjordingar från rymden inte har besökt jorden. De noterade att på grund av universums enorma storlek verkade det osannolikt att jorden ensam skulle hysa intelligent liv. Så Fermi frågade "var är de?" I denna artikel nämnd ovan har forskningsparet försökt lösa den gåtan. Jag anser dock att avståndet omöjliggör resor  och att finna eventuellt liv på andra platser är nästan omöjligt  om det inte är livsformer som en gång sänt ut radiosignaler och vi av slumpen träffar på dessa (min anm.).

I studien började de med att studera hur mänskliga civilisationer uppstått  och fallit genom historien. Därefter studerade de stora städers historia och där märkte de också att de flesta växte till en viss punkt för att sedan kollapsa. De utvecklade en hypotes som föreslog att sådant stigande och fallande  historiskt  bör inträffa även hos främmande rymdcivilisationer vilket då borde leda till ett av två scenarier.

I den första skulle civilisationen inse att de växte sig för stora och sluta resa till eller kolonisera andra världar (detta alternativt kan jag inte förstå hur det ska förstås (min anm.)). I det andra skulle de inte erkänna sin dårskap och skulle därför kollapsa. Ur vårt perspektiv skulle båda scenarierna få samma resultat - utomjordingarna skulle inte besöka oss eller ens visa bevis på deras existens. Avståndet från dem till oss skulle vara för stort.

Forskarna beskriver sin hypotes som superlinjär skalning - där en civilisation växer exponentiellt och koloniserar andra världar tills de blev oförmögna att upprätthålla energikraven för deras ständiga intrång (förstår inte detta finns ingen anledning till energibrist de skulle kunna konstruera dyson- sfärer exempelvis eller få energiupptag på de planeter de koloniserar (min anm.). Se mitt inlägg av torsdag 19 som behandlar dyson-sfärer.

Så småningom, om de inte agerar, skulle de nå en singularitet – en punkt utan återvändo, där de inte kunde rädda sin civilisation från kollaps. De noterar att om det inte vore för de stora avstånden som är inblandade skulle vi sannolikt lätt upptäcka bevis på en främmande civilisation innan dess snara kollaps eftersom den skulle avge enorma mängder energi. (svårt förstå resonemanget anser jag (min anm.). Men se på oss romarriket som var mycket avancerat slutade i dekadens och njutningslystnad vilket gjorde att dess tidigare starka soldatmakt blev förslöad. Detta utnyttjades av andra folk och romarriket kollapsade. Samma sak har skett många gånger. Riken bryts ofta ner av krig eller politiska dårar som kommer till makten utifrån att medborgare låter dem få makt genom deras löften om mer till folket av något. Människans fall är att denna aldrig är nöjd utan alltid önskar mer.

Bild vikipedia En grafisk representation av Arecibo-budskapet, mänsklighetens första försök att använda radiovågor för att aktivt kommunicera sin existens till främmande civilisationer.

Genom r-pocessen skapas en mängd element i en närliggande stjärna till vår sol.

 

R-processen (rapid process) är en neutroninfångande elementsyntes som äger rum när tunga stjärnor kollapsar i en supernovaexplosion. R-processen har genom transmutation skapat hälften av alla grundämnen tyngre än järn och föreslogs existera 1956 av Hans Suess och Harold Urey. Många tunga neutronrika grundämnen så som guld och platina har skapats genom r-processen.

I vår sols närhet av Vintergatan finns en relativt ljusstark stjärna och här har astronomer kunnat identifiera det bredaste utbudet av element i en enda stjärna förutom i vårt  solsystem. Studien, som leddes av astronom Ian Roederer vid University of Michigan har här identifierat 65 grundämnen. Stjärnan, HD 222925 finns i stjärnbilden Turkanen  synlig på södra stjärnhimlen.

 "Så vitt jag vet är det ett rekord i element utanför vårt solsystem. Det som gör stjärnan unik är att den har en mycket hög relativ andel av de element som listas längs de nedre två tredjedelarna av det periodiska systemet. Vi upptäckte här även guld, säger Roederer. "Elementen här kom till av en snabb neutroninfångningsprocessen (r-pocessen). Det är vad vi försöker studera: fysiken i hur, var och när dessa element uppkommer.

 Processen kallad "r-processen", börjar med närvaron av lättare element som järn. Sedan, uppstår tyngre element snabbt - i storleksordning och under en sekund – (då  neutroner tillsätts till kärnorna i de lättare elementen). Vilket skapar tyngre grundämnen som selen, silver, tellur, platina, guld och torium element av den typ som finns i stjärnan HS 222925  och som i så många skilda slag sällan upptäcks i stjärnor enligt astronomerna. "Du behöver massor av neutroner som är fria och en mycket hög energi för att befria neutriner och lägga dem till atomkärnorna", säger Roederer. "Det finns inte så många miljöer där det kan hända eventuellt två, (kanske)."

En av dessa miljöer har nu bekräftats. Miljön där sammanslagningen av neutronstjärnor sker. Neutronstjärnor är de kollapsade kärnorna av stora stjärnor och de är de minsta men tätast kända objekten därute. Vid kollisionen mellan neutronstjärnor orsakas gravitationsvågor som kan upptäcktas av oss.  2017 upptäckte astronomer första gången gravitationsvågor från sammanslagna neutronstjärnor.

Ett annat teoretiskt sätt  som r-processen kan inträffa på är efter den explosiva fasen av massiva stjärnor.

Ett instrument på rymdteleskopet Hubble som kan samla ultraviolett spektra användes vid detta arbete. Detta instrument var nyckeln för astronomerna för insamlandet av ljus i den ultravioletta delen av ljusspektrumet – det svaga ljus som kommer från en stjärna som HD 222925.

Utöver Hubbleteleskopets instrument använde de även ett av Magellanteleskopen – ett konsortium där U-M är partner – vid Las Campanas-observatoriet i Chile finns för att kunna samla in ljus från ex HD-222925 i den optiska delen av ljusspektrumet. Fyrtiotvå av de identifierade elementen är tunga element som listas längs botten av det periodiska systemet av grundämnen.

Att identifiera dessa element i en enda stjärna kommer nu att hjälpa astronomer att förstå vad som kallas "snabb neutroninfångningsprocess",  (r-pocessen) eller ett av de viktigaste sätten på vilka tunga element i universum skapats. Deras resultat publicerades på arXiv och har accepterats för publicering i The Astrophysical Journal Supplement-serien.

Bild på hur det kan se ut därute vid stjärnan. Bild från https://www.techeblog.com/gold-standard-star-milky-way-galaxy-hd-222925/

En röntgenexplosion inträffade på en vit dvärgstjärna

 

"Det var till viss del en lycklig slump", säger Ole König från astronomiska institutet vid FAU i Dr. Karl Remeis-observatoriet i Bamberg vilket är den som publicerade en artikel om denna observation i tidskriften Nature, tillsammans med professor Dr. Jörn Wilms och en forskargrupp från Max Planck-institutet för utomjordisk fysik vid universitetet i Tübingen, Universitat Politécnica de Catalunya i Barcelona och Leibniz-institutet för astrofysik Potsdam.

 "Dessa röntgenblixtar som varar endast några timmar är nästan omöjliga att förutsäga och  observationsinstrumentet måste riktas direkt mot explosionen vid exakt rätt tidpunkt", säger astrofysikern. Det handlar om slump och tur att hamna på rätt plats och i rätt tid för att lyckas upptäcka dessa explosioner (min anm,).

Instrumentet som användes var röntgenteleskopet eROSITA som just nu finns en och en halv miljon kilometer från jorden och där kartlägger skyn av röntgenstrålar. Något det gjort sedan 2019. Den 7 juli 2020 mätte eROSITA en extremt stark röntgenstrålning i ett område av himlen som enbart 4 timmar tidigare bara hade sänt ut svag röntgenstrålning.

När  eROSITA åter undersökte samma position på himlen fyra timmar senare hade strålningen  försvunnit. Av detta följer att röntgenblixten som helt hade överexponerat detektorns sökfält måste ha varat i mindre än åtta timmar.

"Vi letade efter starka blossande objekt i eROSITA-data", säger Riccardo Arcodia, som är en del av eROSITA-teamet vid Max Planck-institutet för utomjordisk fysik (MPE), "och denna flare var så intensiv att vi först diskuterade om det ens skett (tankar på fel på instrumentet eller felmätning kom men det visade sig att inga mätfel gjorts). Vi insåg direkt att vi hade snubblat över en unik händelse."

 

Röntgenexplosioner som denna hade förutspåtts i teoretisk fysik för mer än 30 år sedan men hade aldrig observerats inte förrän nu. Dessa klotformade röntgenstrålutsläpp av tillfälligt slag  förekommer från ytan av stjärnor som ursprungligen var jämförbara i storlek med solen innan de använt det mesta av sitt bränsle av väte och senare helium djupt inne i sina kärnor. De var nu "vita dvärgar" i storlek som jorden men med en massa som kan liknas av vår sols.

Dessa vita dvärgar är så heta att de lyser i vitt sken. Där av namnet vit dvärg strålningen från dem är så svag att de är svåra att upptäcka från jorden. Såvida inte den vita dvärgen åtföljs av en stjärna som fortfarande brinner, det vill säga när den vita dvärgens enorma gravitationskraft drar väte från skalet på den medföljande stjärnan. Detta är inte helt ovanligt.

– Med tiden kan  vätet som dragits från grannstjärnan samlas till ett några meter tjockt lager på ytan av den vita dvärgen, säger FAU:s astrofysiker Jörn Wilms. I detta lager genererar den enorma gravitationskraften ett enormt tryck. Så stort att det får stjärnan att återuppstå under en kort stund. I en då kedjereaktion sker en enorm explosion under vilken väteskiktet blåses av. Röntgenstrålningen från en explosion som denna är det som träffade detektorerna i eROSITA den 7 juli 2020 och producerade en överexponerad bild.

Bild från vikipedia av en  eROSITA all-sky undersökningsbild som visar hur en bild av detta instrument ser ut. För bild på inläggets handling se medföljande länk ovan.