Så anses galaxer förändras över tid

 

Nu kan forskare ha svaret på en fråga sedan decennier  som handlar om galaxutveckling. De har använt artificiell intelligens (AI)  för att komma framåt i sin forskning och har nu kanske svaret på frågan.

Ända sedan astronomen Edwin Hubble 1926  klassificerade galaxers utvecklingsfaser och gav upphov till  Hubble-sekvensen är galaxmorfologi  ett forskningsområde inom astronomi. Nu har området utvecklats vidare med tillhjälp av AI (artificiell intelligens).

Obs förväxla inte Hubbleteleskopet med den som gett upphov till detta namn och som nämns ovan. Astronomen Edvin Hubble (1889-1953). 

Redan på 1970-talet hade forskare bekräftat att ensamma galaxer tenderar att ha en spiralform och de som finns i galaxhopar var elliptiska eller linsformade. 

I dagarna har i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, publicerats en ny forskningsstudie under ledning av astronomer vid International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) som handlar om orsaken till dessa skillnader i form.

Huvudförfattaren till studien är Dr Joel Pfeffer vid University of Western Australia-noden i ICRAR som här diskuterar över "morfologi-densitetsrelationen" – konkret om att galaxer i kluster verkar ha mjukare och mer funktionslös form än de ensamma galaxerna.

"Vi har upptäckt att det händer några unika saker när det finns många  galaxer tillsammans", sa Dr Pfeffer.

– Spiralarmarna på galaxer är ömtåliga och när man går till högre densiteter som i galaxhoparna börjar spiralgalaxer förlora sin gas ( förtydligat då många galaxer samlas förlorar spiralgalaxen sin gas och ombildas till en klot eller linsgalax).

"Denna förlust av gas får dem att" släppa ifrån sig sina spiralarmar och galaxen får en lins (klot)form."

Galaxsammanslagningar där två eller flera spiralgalaxer kraschar ihop bildar en stor elliptisk galax." För studien användes  kraftfulla EAGLE-simuleringar för att analysera en grupp galaxer i detalj, med hjälp av en AI-algoritm för att klassificera galaxer efter deras form. 

Den neurala nätverksbaserade algoritmen baserad på AI-intelligens tränades av ICRAR-doktoranden Mitchell Cavanagh. Algoritmen kan klassificera nästan 20000 galaxer per minut och komprimera vad som annars skulle ta minst en timme till upp till veckor.

Simuleringarna matchar nära nog vad som har observerats i universum vilket ger forskarna självförtroendet till att använda simuleringsresultaten för att tolka observationer av galaxhopars utveckling över tid därute.

Studien identifierade även flera linsformiga galaxer utanför regioner med hög densitet där de annars normalt förväntas. Datamodelleringen tyder på att dessa skapades genom sammanslagning av två galaxer.

Dr Pfeffer sa " Det har kommit många förslag över tid", sa han. "Men det här är det första arbetet som verkligen sätter ihop alla pusselbitar."

Bild En visuell representation av AI som klassificerar galaxer baserat på data från EAGLES-simulering. Upphovsman: ICRAR (The International Centre for Radio Astronomy Research) i Australien.

Hur kan gravitationsvågor verka i ett svart hål?

 

Fritt citerat från vikipedia "Ett svart hål är, enligt den allmänna relativitetsteorin en koncentration av massa med ett så starkt gravitationsfält att ingenting, inte ens ljus, kan övervinna massans gravitation. Materia eller ljus som kommer innanför det svarta hålets händelsehorisont förblir där och kan aldrig komma ut igen förutom eventuellt oerhört långsamt i form av Hawkingstrålning. Man kan inte heller få en reflektion eller spegelbild genom att belysa det med en ljuskälla och inte få någon information om materian som försvinner in i hålet" slut citat.

Ännu förstår vi inte hur kvantteorin fungerar då vi diskuterar gravitation. Det finns  flera teorier att arbeta utefter. Strängteorin som förutsäger att alla partiklar i universum består av extremt små vibrerande strängar är en. Det finns också loopkvantgravitation, som säger att rymdtiden i sig är gjord av små, odelbara bitar som kan liknas vid pixlar på en datorskärm. Båda dessa tillvägagångssätt kan ersätta den traditionella singulariteten i centrum av ett svart hål med något annat. Men när du ersätter singulariteten eliminerar du vanligtvis också händelsehorisonten. 

Det beror på att händelsehorisonten orsakas av singularitetens oändliga gravitationskraft. Utan singulariteten är gravitationskraften endast otroligt stark men inte oändlig och det innebär att du alltid kan  fly från närområdet av ett svart hål så länge du flyr med tillräcklig hastighet. Med teorin om singulariteten rätt begrepp är gravitationell singularitet är detta omöjligt.

I vissa varianter av strängteorin ersätts singularitets- och händelsehorisonterna av sammanflätade nätverk av trassliga knutar i rumtiden. I loopkvantgravitation blir singulariteten en extremt liten, extremt tät hop av exotisk materia. I andra modeller ersätts det svarta hålet av ett tunt skal av materia, eller av klumpar av ökända typer av spekulativa partiklar.

De närmaste kända svarta hålen finns tusentals ljusår bort och därmed är det svårt att testa modellerna ovan. När svarta hål sammanfogas vilket ibland sker   avger detta gravitationsvågor som krusningar i rumtiden: Dessa kan detekteras med känsliga instrument på jorden som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och VIRGO.

Hittills överensstämmer alla observationer av sammanslagning av svarta hål med den  allmänna relativitetsteorin. Men det kan förändras i framtiden när nya gravitationsvågsobservatorier kommer i arbete enligt beskrivningen i en artikel publicerad 30 november i preprint-tidskriften arXiv.

Nyckeln är inte gravitationsvågorna som avges under själva sammanslagningen, utan de som släpps ut direkt efteråt enligt artikeln i tidningen. När sammanslagningen är klar och de två svarta hålen blir ett vibrerar den  sammanslagna massan med en intensiv mängd energi och har en distinkt gravitationsvågsignatur.

Genom att studera dessa signaturer kanske forskare en dag kan förstå vilken teori om svarta hål som håller och vilka som inte gör det. Varje modell av svarta hål förutsäger skillnader i gravitationsvågor som avges efter nedslaget och som härrör från skillnader i det svarta hålets inre struktur. Med olika svarta hålstrukturer sker olika typer av gravitationsvågor.

Astronomer hoppas att nästa generation av gravitationsvågsdetektorer kommer att vara tillräckligt känsliga för att upptäcka dessa små förändringar i gravitationssignatur så vi kan förstå vilken teori som är den riktiga..

Bild vikipedia av en simulering av ett svart hål med stora Magellanska molnet som bakgrund. Gravitationslinsverkan orsakar två förstorade och starkt förvrängda bilder av molnet. I den övre delen bilden ses Vintergatan förvrängd till en båge.

Ny idé för att spåra stora stjärnskepp därute

 

Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory(LIGO) är utformat för att öppna fältet för gravitationsvågsastrofysik genom att ge direkt detektering av gravitationsvågor något som förutspåddes finnas enligt Einsteins allmänna relativitetsteori och som kunde bevisas den 14 september 2015. Upptäckten gav nobelpriset i fysik 2017. LIGO:s gravitationsvågsdetektorer används i en flera kilometer stor skala i laserinterferometri för att mäta de små krusningar i rumtiden som orsakas av att gravitationsvågor som passerar oss från katastrofala kosmiska händelser som ex kolliderande neutronstjärnor eller mellan svarta hål eller från supernovor. LIGO består av två vitt åtskilda interferometrar i USA en i Hanford, Washington och den andra i Livingston, Louisiana de drivs unisont med syftet att upptäcka gravitationsvågor.

Ett team av fysiker anslutna institutioner i USA har nyligen samarbetat med en rapport där man diskuterar möjligheten att använda Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) i sökandet efter  utomjordingars färder i enorma stjärnskepp i Vintergatan. Gruppen har lagt upp sin studie på arXiv preprint-servern. Men om dessa skepp finns därute något vi inte vet. 

Forskare har noterat att baserat på de miljarder planeter som antas finnas i beboeliga zoner runt stjärnor i universum och det faktum att livet finns på jorden så borde det finnas liv på fler platser. Men hittills har sökandet inte gett resultat.

Problemet kallas Fermi-paradoxen. 

Framstående forskare har alltmer börjat fundera ut nya och mer exotiska sätt att söka på.

I studien noterar forskarna att vetenskapen har avancerat till den grad att gravitationsvågor kan detekteras av den teknik som LIGO förfogar över. De föreslår vidare att det är möjligt att stjärnskepp kan lämna gravitationsvågor i sitt kölvatten (likt en båt gör på havet) och att dessa vågor skulle kunna upptäckas med hjälp av LIGO.

Fascinerade av denna idé föreställde sig forskarna de faktorer som bör stämma för att dessa skepp ska upptäckas.  Först måste  stjärnskeppen vara av en viss storlek. De fann att det måste vara riktigt stora för att generera gravitationsvågor starka nog för att nå jorden - kanske i storlek som Jupiter. Det låter som  att det måste vara en hel planet som reser därute.

Utöver det måste vågorna för att inte vara för svaga för att upptäckas  stjärnskeppen röra sig t snabbt enligt beräkningar minst i en hastighet av 1/10 av ljusets hastighet. Utöver det får de inte finnas för långt från oss. Det antas att vågrörelser kan upptäckas om skeppen är högst 326000 ljusår från jorden.

Forskarna noterar också att om utomjordingar använder varpdrivning av skeppen borde forskare på jorden kunna upptäcka dem med samma teknik, eftersom  en sådan farkost skulle generera gravitationsvågor.

Varpdrivning är en teoretisk framdrivning som kanske kan fungera men det låter otroligt, Se mer om denna fascinerande framdrivningoch hastighet här. 

Bild flickr.com på en modell av det fiktiva stjärnskeppet Enterprise användes i den veckovis timslånga TV-serien "Star Trek", som sändes från september 1966 till juni 1969 på NBC-TV.

Det finns vattenvärldar. Två stycken hittade.

 

Kepler-138 är en röd dvärgstjärna  i stjärnbilden Lyran, 219 ljusår från jorden. Stjärnan är värd för tre bekräftade planeter och en i dagarna nu bekräftad fjärde planet.

Ett team under ledning av forskare vid University of Montreal har här funnit bevis för att två av de exoplaneter som kretsar runt Kepler-138 är  "vattenvärldar", planeter där vatten utgör en stor del av hela planeten.

Teamet under ledning av Caroline Piaulet vid Trottier Institutet för forskning om exoplaneter (iREx) vid University of Montreal, publicerade nyligen en detaljrik studie av detta solsystem, känt som Kepler-138 i tidskriften Natur astronomi.

Piaulet med kollegor observerade exoplaneterna Kepler-138 c och Kepler-138 d med data insamlat från de numera pensionerade teleskopen NASA: s Hubbleteleskop och  Spitzer och upptäckte att planeterna till stor del består av vatten. Dessa två planeter och ytterligare en mindre planet som finns än närmare stjärnan, Kepler-138 b, hade tidigare upptäckts av NASA:s rymdteleskop Kepler (därav solsystemets namn Kepler). I den nya studien fann de även bevis för en fjärde planet.

Vatten upptäcktes inte direkt på Kepler-138 c och d. Men genom att jämföra planeternas storlek och massa med datamodeller drar astronomer slutsatsen att en betydande del av deras volym troligen upp till hälften består av material som är lättare än sten men tyngre än väte eller helium. Det vanligaste man då tänker på är vatten.

"Vi trodde tidigare att planeter som var något större än jorden bestod av metall och sten likt jorden därav gavs de beteckningen superjordar", säger Björn Benneke, medförfattare till studien och professor i astrofysik vid University of Montreal.

Men analysen av dessa två planeter visar på att de troligast innehåller stora mängder vatten. De är de bästa bevisen hittills för vattenvärldars existens något astronomer länge ansett bör existera men inte kunnat bekräfta.

Med volymer som är mer än tre gånger så stora som jorden och massor dubbelt så stora har planeterna c och d mycket lägre densitet än jorden. Detta är förvånande eftersom de flesta planeter bara något större än jorden som hittills har studerats i detalj alla har verkat vara steniga världar som vår. Den närmaste jämförelsen med ovan världar säger forskare skulle vara några av de isiga månarna i det yttre av vårt solsystem vilka till stor del består av vatten i frusen form runt en stenig kärna.

Forskare säger dock  att planeterna kanske inte har hav som på jorden direkt på  planetens yta. " Temperaturen i Kepler-138 d: s atmosfär är sannolikt över kokpunkten för vatten och vi förväntar oss istället en tjock tät atmosfär av vattenånga här.  Under ångatmosfären kan det potentiellt finnas flytande vatten under högt tryck eller till och med vatten i en annan fas en fas som uppstår vid höga tryck, kallat en superkritisk vätska, säger Piaulet.

De två möjliga vattenvärldarna, Kepler-138 c och d, ligger inte i den beboeliga zonen, området runt en stjärna där temperaturer skulle tillåta flytande vatten på ytan av en stenig planet. I Hubble- och Spitzer-data hittade forskare däremot bevis för en fjärde planet (en planet man länge trott skulle finnas men först nu kunde bevisa finnas) i systemet. Kepler-138 e vilken finns i den beboeliga zonen.

Denna fjärde planet är liten och längre bort från sin stjärna än de tre andra. Den tar 38 dagar på sig för att slutföra sin omloppsbana. Naturen hos denna planet är dock fortfarande en öppen fråga eftersom den inte verkar passera över sin sol. Hade den   transiterat (dess skugga setts då den passerat över sin sol) skulle det ha gjort det möjligt för astronomer att bestämma dess storlek.

Forskarna fick ytterligare en överraskning. De fann att de två vattenvärldarna Kepler-138 c och d är tvillingplaneter. De har praktiskt taget samma storlek och massa vilket motsäger det man tidigare ansett att de var drastiskt olika. Den till sin sol närmsta  planeten, Kepler-138 b, bekräftas å andra sidan vara en planet jämförbar med Mars i storlek  en av de minsta exoplaneterna som hittills är upptäckta.

"När våra instrument och tekniker blir tillräckligt känsliga för att hitta och studera planeter som är längre bort från sina stjärnor, kan vi börja hitta fler  vattenvärldar", avslutade Benneke.

Bild vikipedia: Kepler Space Telescope vy över Vintergatan där Kepler138 finns. 

Kan eventuella utomjordingar ha bedömt att Jorden inte hyser intelligent liv?

 

Ja omöjligt är det inte. Vilken tid de än eventuellt besökt oss har det varit samma sak. Dåtid som nutid. Krig någonstans. Detta om något visar på en levnadsform på Jorden som inte kan ses som intelligent utan livsfientlig och som tillåter totalt egocentriska ledare. Den som börjar ett krig och får folket med sig visar på ett lurat förtryckt folks rädsla för sin ledare vilken i sig visar på total oempati för något annat än sin egen makthunger för egen vinnings skull Hur skulle det då gå för en  intelligens från universum i längden om de sökte kontakt med Jorden. Jo förr eller senare krig.

Vem vill söka kontakt med en så krigstokig mänsklighet som vi är? Knappast en intelligent livsform som inte själva löser eventuella konflikter eller storhetsvansinnesuttryck med samma metoder och som har målet att utöka sitt imperium (min anm.). Finns liv därute finns dock säkert denna form av liv också. Denna intelligens bör vi dock akta oss för om vi har självbevarelsedrift. I nannat fall får vi problem.

I en ny preprintartikel publicerad till arXiv antyds att intelligenta utomjordingar kanske inte tycker att planeter med liv är särskilt intressanta. Om liv har utvecklats på andra planeter i galaxen, så är utomjordingar förmodligen mer intresserade av de där det finns biologiska tecken utan där även teknik finns, skriver studieförfattaren Amri Wandel, astrofysiker vid Hebreiska universitetet i Jerusalem, i studien.

Dock kan enbart biologi även vara intressant om de behöver mer plats för sitt folk av ett eller annat skäl (min anm.). Det 'r lättare att ockupera en värld där inga intelligenta varelser finns än där ett samhälle av något slag byggts upp.

Studien utforskar Fermi-paradoxen, som hävdar att med tanke på universums ålder är det troligt att det finns intelligenta utomjordingar som skulle ha utvecklat långväga rymdresor och därmed är det troligt att de skulle ha besökt jorden någon gång. Det faktum att de inte har gjort det (så vitt vi vet) kan vara bevis på att det inte finns något annat intelligent liv i Vintergatan.

Men kanske besökte de om de finns eller fanns jorden tidigare, innan människor utvecklats. Kanske är långväga rymdresor svårare än man trott. Kanske utvecklade utomjordingar avancerad civilisation nyligen och först nu har haft möjlighet att besöka oss eller har de medvetet bestämt sig för att inte utforska kosmos.  Detta då de anser att de då riskerar att träffa på en tekniskt avancerad civilisation som inte är fredlig.

Det är till och med möjligt att de har tagit livet av sig (utplånat sig själva likt vi gör eller riskerar nu med klimatförstöring och fortsatta krigshetsare vid makten i åtskilliga förtryckarländer med betydligt värre vapen än förr).

Wandel ger även en annan möjlig förklaring: att livet faktiskt är väldigt vanligt i Vintergatan. Om många av de steniga planeterna som kretsar i den beboeliga zonen runt stjärnor är värdar för liv kommer utomjordingar förmodligen inte att slösa bort sina resurser på att skicka signaler till var och en av dessa för att söka efter liv då det sannolikt skulle sluta med försök att kommunicera även med främmande alger eller amöbor. Om livet är vanligt är intelligenta utomjordingar sannolikt mycket mer intresserade av tecken på teknik.

Men tekniska signaler kan vara svåra att upptäcka. Jorden har bara strålat ut radiosignaler som kan detekteras från rymden (i form av radiovågor) sedan 1930-talet. I teorin har dessa signaler nu sköljt över cirka 15 000 stjärnor och deras planeter. Men det är en bråkdel av de upp till 400 miljarder stjärnorna i bara vår galax Vintergatan. Dessutom, skriver Wandel att det tar det tid för alla returmeddelanden från utomjordingar att komma hit då bara stjärnor inom 50 ljusårs avstånd har hunnit svara oss sedan jorden började sända radiosignaler.

Ännu värre, jordens äldsta radiosignaler sändes inte medvetet ut i rymden så de är sannolikt så förvrängda efter ungefär ett ljusårs färd att utomjordingar inte skulle kunna skilja dem från naturligt radiobrus i rymden. Den första avsiktliga högeffektsändningen till utomjordingar skedde med Arecibo-meddelandet 1974, riktad mot den klotformiga stjärnhopen M13. 

Wandel fann att om inte intelligenta civilisationer finns på mer än 100 miljoner planeter med tekniskt avancerade civilisationer i Vintergatan, är det troligt att jordens signaler inte har nått fram till en annan form av intelligent liv. Men när vår planet över tid strålar ut mer och mer radiosignaler blir det mer troligt att jordens radiosignaler kommer att hittas av eventuella intelligenta lyssnare, skriver Wandel.

Resultaten tyder på att det kanske inte finns några intelligenta civilisationer inom cirka 50 ljusår från vår planet, enligt Wandel. Men intelligent liv kan finnas där ute - det väntar bara på tecknet från oss. Det är säkrare att vänta på tecken än att själv sända ut i det okända. Så finns de upptäcks vi om inte de finns kommer vi alltid att hoppas de finns. Men vi söker kanske i tomheten(min anm.). Större möjlighet finns dock att vi finner signaler från dem de har haft miljarder år på sig att sända.

Bild wikimedia på några av de många av vår tids mäktigaste och ondaste män som lett sitt och andra staters folk in i döden och världen i fasa och död.

Framtidens sonder kan bli i pikogramskala

 

Pikogram är en SI-enhet som motsvarar 10−12 gram, alltså en biljondels gram.

I en artikel beskrivs en möjlig framtid av George Church, PhD, från Harvard University och Wyss Institute att användningen av pikogramstora sonder i nanogramskala kommer att användas för att landa, replikera och producera från denna kommunikationsmodul på en destination de sänts för utforskning.

Planeten, stjärnan eller vad som kan vara intressant därute eller kanske (min anm.) i Jordens laboratorium eller i människokroppen.

George Churchs artikel om rymdsonder i pikogramskala publicerades i ett specialnummer om "Interstellar Objects in Astrobiology" av den peer-reviewed tidskriften Astrobiology.

Dr. Church " Designen är ett mycket reflekterande ljussegel, som reser i en  rak linje mot gravitationsbrunnen hos en destination som en ex stjärna och ljusseglet där avböjs för kursändring till  närmaste icke-lysande massa -  en planet eller måne med exponerat flytande vatten",.

"De flesta levande celler på jorden är i pikogramskala och utför likväl funktioner, såsom replikering från endast enkla kemiska ingångar till för oss omöjliga för allt nuvarande mänskligt tillverkade maskiner att tillverka", konstaterar Dr. Church. Han tar hänsyn till faktorer som acceleration och retardation och hur man bygger kommunikationsenheter med någon form av elektromagnetisk strålning. Miljöer som är lämpliga för mikrobiell replikation kräver lämplig temperatur, kemikalier och energikällor.

"Det är uppenbart att en betydande mängd arbete återstår för att förbättra teorin, designen och testaspekterna av detta förslag för ett förvekligande… ", avslutar Dr. Church.

"Artikeln är en del av ett specialnummer om astrobiologi och motiveras av upptäckten av de första stora interstellära objekten i vårt solsystem, Oumuamua och Kometen Borysov. På grund av sin ovanliga form och bana har vissa föreslagit att Oumuamua kunde ha varit en interstellär sond  och inte en sten.

Vad det säkert var får vi troligen aldrig veta (min anm.). Men mitt tips är en stor asteroid.

Bild wikimedia Very Large Telescope vid Paranal hill, Chile, och ett antal sydliga konstellationer i blått, med dubbelstjärnesystemet Alpha Centauri AB inringat i gult och Proxima Centauri i saffrangult

Ljudet av en virvelvind på Mars

 

Då rovern Perseverance landade på Mars var den utrustad med den första fungerande mikrofonen på Mars. Forskare har nu lyckats få den första ljudinspelningen någonsin av en virvelvinds ljud utanför Jorden.

Studien om detta publicerades i Nature Communications av planetforskaren Naomi Murdoch och ett team av forskare vid National Higher French Institute of Aeronautics and Space och NASA. Roger Wiens, professor Earth, atmospheric and planetary sciences vid Purdue University's College of Science som ledde instrumentteamet var den som ledde inspelningen. Han är huvudutredare för Perseverances SuperCam, och över en uppsättning verktyg som  inkluderar avancerade fjärranalysinstrument med ett brett spektrum av spektrometrar, kameror och mikrofonen.

Se denna länk här finns ljudupptagningen för avlysning 

Vi kan lära oss mycket av ljud som vi inte kan med några av de andra sinnena och verktygen", säger Wiens. – Det görs avläsningar av ljud med jämna mellanrum. Mikrofonen hjälper oss att få en starkare känsla av miljön på Mars. Mikrofonen är inte på kontinuerligt utan den spelar in under ungefär tre minuter varannan dag. Att få virvelvindsinspelningen var enligt Wiens enbart tur, men  inte oväntat. I Jezero-kratern där Perseverance landade har teamet observerat  nästan 100 små virvelvindar - små tornador av damm och grus sedan rovern landade där. Men detta var första gången mikrofonen var på när man passerade vid en virvelvind. 

Jag anser ljudet är spännande då det är från Mars (min anm.). Men hade jag inte vetat att det var inspelat på Mars hade jag lika väl kunnat tro att det var inspelat på Jorden. Ljudet av virvelvind där skiljer sig inte från de som virvlar runt här.

Bild vikipedia. Första fullfärgsbilden tagen av Perseverance   över Jezerokratern.