Mystisk otroligt stark energikälla undersöks av astronomer

 

Astronomer vid University of Maryland och Michigan Technological University har inspekterat en mystisk gammastrålningskälla med ultrahög energi som kallas LHAASO J2108 + 5157.

Källor som avger gammastrålning med fotonenergier mellan 100 GeV och 100 TeV kallas mycket höga VHE (very-high energy) gammastrålkällor medan de med fotonenergier över 0,1 PeV kallas UHE (ultra-high energy ) gammastrålkällor. Ursprunget till dessa källor är inte helt förstått. Astronomer söker ständigt efter nya objekt av denna typ för att karakterisera dem med syftet att förstå mer av deras egenskaper.

Ett team av astronomer under ledning från University of Marylands och där astronom Sajan Kumar bestämdes att se närmre på en sådan UHE gammastrålningskälla betecknad LHAASO J2108 + 5157. Det är en punktliknande källa med en förlängning av mindre än 0,39 grader, känd som associerad med molekylmolnet [MML2017] 4607  cirka 10700 ljusår bort från oss.

Vid tidigare observation av LHAASO J2108 + 5157 upptäcktes ingen röntgenkälla (något som brukar vara källan till gammastrålning)  det visade sig att den närmaste röntgenkällan till denna är den förmörkande binära RX J2107.3 + 5202 med separation av cirka 0,3 grader. Med tanke på att inga kraftfulla pulsarer eller supernovarester hittills har detekterats i närheten av LHAASO J2108 + 5157 är det svårt att bestämma ursprunget till dess gammastrålning.

Kumars team observerade LHAASO J2108 + 5157 med hjälp av Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) och High-Altitude Water Cherenkov Observatory objektet  med syftet att förstå mer av  UHE-gammastrålarna därifrån.

Observationerna visade inga signifikanta utsläpp av röntgen nära positionen för LHAASO J2108 + 5158. Astronomerna utförde också spektralanalyser på det cirkulära området med radien 0,09 grader runt positionen för LHAASO J2108 + 5157, och mätte differentiella flödesgränser vid 1,0, 3,98 och 15,38 TeV energi.

De erhållna övre gränserna utesluter en hadronic model och föreslår en leptonic model för utsläpp för att förklara TeV till hundratals TeV-energi. Forskarna noterade dock att ett tidigare ej upptäckt molekylmoln nyligen har identifierats i närheten av LHAASO J2108 + 5157, vilket kastar mer ljus över ursprunget till den observerade gammastrålningen. 

Morfologin hos detta moln korrelerar starkt med LHAASO J2108 + 5157 gammastrålningsemission på upp till 2 GeV från Fermi-LAT och emission detekterad av LHAASO. 

 Detta gör det mer troligt att gammastrålarna förklaras bäst utifrån en hadronic model med molekylmoln som slutmål till de kosmiska strålpartiklarna som accelereras av oidentifierade pevatroner. 

Resultaten av studien publicerades den 31 augusti på förtrycksservern arXiv.

Bild vikipedia NASA-guide till elektromagnetiskt spektrum som visar överlappning i frekvens mellan röntgenstrålar och gammastrålar.

Nu diskuteras hur ett teleskop ska byggas för att upptäcka utomjordiskt liv därute

 

I början av augusti 2023 samlades forskare och ingenjörer till ett auditorium på Caltech university för att diskutera hur man kan bygga det första rymdteleskop som kan upptäcka liv på planeter som jorden. Det föreslagna uppdragskonceptet, kallat Habitable Worlds Observatory (HWO), kan bli nästa kraftfulla astrofysikobservatorium efter NASA: s James Webb Space Telescope (JWST).

Det kan ha förmågan att studera stjärnor, galaxer och en mängd andra kosmiska objekt, inklusive planeter utanför vårt solsystem. Även om det är svårt att hitta liv på exoplaneter, syftade Caltech-workshopen till att bedöma den teknik som HWO behöver för att söka efter liv därute. Vi uppskattar att det finns så många som flera miljarder jordstora planeter i den beboeliga zonen vid stjärnor i vår galax, beskriver Nick Siegler, chefsteknolog för NASAs Exoplanet Exploration Program vid JPL (Jet Propulsion Laboratory). 

Den livsvänliga zonen är regionen runt en stjärna där temperaturen är lämplig för flytande vatten. Vi vill undersöka atmosfärerna hos dessa exoplaneter för att leta efter syre, metan, vattenånga och andra kemikalier som kan signalera närvaro av liv. Vi kommer inte att se små gröna män utan snarare spektrala signaturer av dessa nyckelkemikalier det vi kallar biosignaturer, beskriver Siegler.

Enligt Siegler har NASA beslutat att fokusera på koronagrafvägen för HWO-konceptet, som bygger på de senaste investeringarna i NASA: s Nancy Grace Roman Space Telescope, vilken  kommer att använda en avancerad koronagraf för att avbilda gasjätte exoplaneter. (Caltechs IPAC är hem till Roman Science Support Center). Idag används koronagrafer på flera andra teleskop, inklusive James Webb teleskopet, Hubbleteleskopet och markbaserade observatorier.

Caltech-workshopdeltagarna diskuterade en koronagraft- teknik som innebär att man kontrollerar ljusvågor med en ultraexakt deformerbar spegel inuti instrumentet. Medan koronagrafer kan blockera mycket av en stjärnas ljus, kan ströljus fortfarande ta sig in i den slutliga bilden och visas som fläckar. Genom att använda tusentals ställdon som trycker och drar i den reflekterande ytan på den deformerbara spegeln kan forskare avbryta klumparna av kvarvarande stjärnljus.

Det kommande Nancy Grace roman rymdteleskopet är ett NASA rymdteleskop under utveckling och planerat att skjutas upp i maj 2027 för att avsöka universum i det infraröda fältet. 

 Det första som använder denna typ av koronagraf, kallat "aktiv" eftersom dess spegel kommer att deformeras aktivt. Efter fler tester på JPL kommer den romerska koronagrafen slutligen att integreras i det slutliga teleskopet vid NASA: s Goddard Space Flight Center och skjutas upp i rymden senast 2027. Det romerska koronagrafinstrumentet kommer att göra det möjligt för astronomer att avbilda exoplaneter som är upp till en miljard gånger ljussvagare än sina stjärnor. Detta inkluderar både äldre och unga gasjättar samt skivor av skräp kvar från planetbildningsprocesser.

Bild vikipedia en illustration av hur Nancy Grace roman rymdteleskop kommer att se ut.

Färre mineral på Mars än på Jorden.

 

Nästan 6000 olika mineraler har upptäckts på jorden. Men efter mer än 50 års undersökningar har endast 161 mineraler registrerats påMars. Ett betydligt lägre antal, fast Mars delar mycket i utveckling som planet med Jorden.

Enligt en ny studie kan skillnaden ha uppstått eftersom Mars haft färre möjligheter att bilda mineral  jämfört med jorden, även om båda planeterna kom till på  liknande vis.

Tidigare arbete har identifierat 57 primära och sekundära mineralbildande mekanismer på jorden men i den nya studien beskrivs bara 20 sätt att bilda mineral på Mars.

Tidigt i planeternas historia bildades mineraler på jorden och Mars på liknande sätt. Till exempel kristalliserades de första mineralerna på båda planeterna sannolikt av  magma som svalnade.

Hydrotermisk aktivitet ledde sannolikt till många nya mineraler. Jordens utbud av mineraler gick emellertid igenom omfattande stadier av diversifiering för miljarder år sedan med början av plattektonik och spridning av liv - processer vad vi vet inte har inträffat på Mars.

Även om det utan tvekan finns många mineralfaser på och under Mars yta som ännu inte har upptäckts noterar forskarna att det totala antalet mineraler på Mars sannolikt ändå är betydligt mindre än på jorden.

Studien publiceras i Journal of Geophysical Research: Planets.

More information: Robert M. Hazen et al, On the Diversity and Formation Modes of Martian Minerals, Journal of Geophysical Research: Planets (2023).

Bild vikipedia Mars sedd från Hubbleteleskopet.

Japan Aerospace Exploration Agencys X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission sändes upp den 7 september

 

Japan Aerospace Exploration Agencys (JAXA) X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) lyfte på en H-IIA-raket från Tanegashima Space Center i Japan klockan 08:42 JST / 00:42 BST / 01:42 CEST den 7 september 2023. Den framgångsrika uppskjutningen markerar början på ett ambitiöst uppdrag att utforska tillväxten av galaxhopar, universums kemiska sammansättning och rumtidens ytterligheter.

XRISM är ett samarbete mellan JAXA och NASA, med betydande deltagande från ESA (European Space Agency).

 ESA och europeiska institutioner bidrog med vetenskaplig vägledning och viktig teknik till XRISM, inklusive för de vetenskapliga instrumenten och för de system som håller XRISM riktat och orienterat korrekt. I gengäld för dessa bidrag kommer ESA att tilldelas 8 % av XRISM:s tillgängliga observationstid. Det kommer att göra det möjligt för europeiska forskare att föreslå kosmiska mål att observera i röntgenljus och göra genombrott inom detta område av astronomin.

 Bild från https://www.esa.int/ESA på uppskjutningen.

Rymdsonden Psyche ska om några veckor sändas upp till asteroiden 16 Psyche.

 

Mellan 5 till 25:e oktober (då är lämpligast period för att sända iväg den för kortast resa och kurs) beräknas sonden Psyche starta från NASA: s Kennedy Space Center i Florida för sin färd till den metallrika asteroiden Psyche som finns i asteroidbältet mellan Jupiter och Mars. En resa som tar sex år.

Just nu har rymdfarkostens solpaneler vikts ihop som ett kuvert till sin position och xenongas (bränsle) för resan laddats. Alla fyra propellrarna har klarat sina tester. Ingenjörer har bekräftat att den massiva högförstärkningsantennen är inställd på att överföra data. Programvaran är testad och klar.

De vetenskapliga instrumenten - en multispektral kamera, magnetometer och gammastrålnings- och neutronspektrometer är klara.

Uppdragets  syfte är att förstå  mer om denna metallrika asteroid och hur planeter bildas, beskriver Lindy Elkins-Tanton, huvudforskaren( för Psycheprojektet vid Arizona State University.

Tekniker har börjat kapsla in rymdfarkosten i sin nyttolastkåpa (konen högst upp på raketen) farkosten kommer att  flyttas till SpaceX-anläggningar vid NASA: s Kennedy Space Center i Florida. Psyche ska där monteras ovanpå en SpaceX Falcon Heavy startraket och planeras skickas iväg från centrets Launch Complex 39A klockan 10:38 EDT den 5 oktober.

Efter att farkosten undsluppet jordens gravitation kommer Psyche att använda solen som framdrivningskälla (solpaneler) för sin sexåriga resa till asteroiden. Det effektiva framdrivningssystemet fungerar genom att accelerera och använda laddade atomer  (joner) av den neutrala xenongasen vilket skapar en dragkraft som försiktigt driver rymdfarkosten med en kraft som liknar den från ett enda AA-batteri. Tekniker laddade nyligen in 2,392 pund (1,085 kg) xenon i farkosten.

Asteroiden Psyche mäter ungefär 279 kilometer vid sin bredaste punkt och är en unik möjlighet att utforska en metallrik kropp som kan vara en del av en planetkärna av en planet som inte blev av. När rymdfarkosten når Psyche i asteroidbältet kommer den att spendera cirka 26 månader i omloppsbana runt asteroiden, samla in bilder och data som kommer att analyseras av forskare för att lära dess historia och vad den består av.

Bild vikipedia på en illustration av rymdfarkosten Psyche.

Magnetfält upptäckt runt galaxen Galaxen 9io9

 

9io9 är ett genom gravitation bundet system av två galaxer. Den till oss  närmare galaxen ligger ungefär 2 miljarder ljusår (610 Mpc) från jorden och betecknas SDSS J020941.27+001558.4, medan den andra galaxen ligger 11 miljarder ljusår (3.1 Gpc) bort och betecknas ASW0009io9 (förkortad till 9io9).

Galaxer har magnetfält likt planeter och stjärnor.  Vintergatan och omges av magnetfält som sträcker sig tiotusentals ljusår beskriver James Geach, professor i astrofysik vid Hertfordshires universitet i Storbritannien, huvudförfattare till en studie som publicerats nyligen i Nature i ämnet.

Vi vet ganska lite om hur dessa fält bildas trots att de är grundläggande då galaxer bildas tillägger Enrique Lopez Rodriguez, forskare vid Stanfordiuniversitet i USA vilken deltog i studien. Det är inte känt hur tidigt i universums historia, eller hur snabbt magnetfält i galaxer bildas eftersom astronomerna hittills bara har undersökt magnetfält i närbelägna  galaxer.

Med ALMA, det Europeiska sydobservatoriet (ESO) har gett nya rön till Geach och hans forskargrupp upptäckt ett fullt utvecklat magnetfält i en avlägsen galax (yngre galax) med en struktur som är lik den vi ser i närbelägna galaxer. Fältet där är ungefär 1000 gånger svagare än jordens magnetfält och sträcker sig över en sträcka av 16 000 ljusår.

Upptäckten ger nya ledtrådar till hur magnetfält på galaktiska skalor bildas skriver Geach. Att vi kan se fullt utvecklade magnetfält så tidigt i universums historia indikerar att magnetfält som sträcker sig över hela galaxer kan utvecklas snabbt då unga galaxers växer till.

Kan det vara så att magnetfält per automatik bildas samtidigt med galaxen?

Forskarna tror att intensiv stjärnbildning i det tidiga universum kan ha spelat en roll i att snabba på utvecklingen av fälten, som i sin tur kan påverka hur senare generationer av stjärnor bildas. Medförfattaren och ESO-astronomen Rob Ivison beskriver att upptäckten öppnar för hur galaxer utvecklas eftersom magnetfält är kopplade till det material som bildar nya stjärnor.

Undersökningen innefattade att astronomerna  letade efter ljus som reflekterades av stoftkorn i den avlägsna galaxen 9io9. Galaxer är i sig stoftrika och magnetfält tenderar att orientera kornen så att det ljus de sänder ut blir polariserat. Det innebär att ljusvågorna svänger i en huvudsaklig riktning snarare än helt slumpmässig riktning.  ALMA-teleskopet var det  teleskop som detekterade och kartlade den polariserade signalen från 9io9  och kunde visa förekomsten av ett magnetfält i en avlägsen galax. 

Bild vikipedia. Teleskopet ALMA:s bild av 9io9 som visar magnetfältet i den 11 miljarder ljusår avlägsna galaxen.

Stor bubbla upptäckt i en galaxhop

 

Vid University of Hawaiʻupptäckte astronomer en enorm bubbla 820 miljoner ljusår från jorden vilken tros vara en fossilliknande rest från universums början. Astronom Brent Tully från UH Institute for Astronomy och hans team hittade oväntat bubblan i ett nät av galaxer. Gasbubblan har fått namnet Hoʻoleilana, en term hämtad från Kumulipo (en hawaiisk skapelsesång).

De lokaliserade bubblan med hjälp av data från Cosmicflows-4katalogen    som är den största sammanställningen av exakt avstånd till galaxer. Tully var en av de som var med och publicerade den exceptionella katalogen hösten 2022. Upptäckten kan bidra till att stärka forskarnas kunskap om galaxutvecklingen. I Big Bang-teorins första 400000 år består universum av het plasma som liknar solens inre. I plasmat separerades elektroner från atomkärnorna. Under denna period började regioner med något högre densitet kollapsa genom tyngdkraften fastän det intensiva strålningsbadet försökte skjuta isär materian. Denna kamp mellan gravitation och strålning fick plasman att svänga eller krusa och sprida sig utåt.

De största krusningarna i det tidiga universum berodde på hur långt en ljudvåg kunde färdas. Ljudvågorna i plasman sträckte sig nästan 500 miljoner ljusår (storleken på universum då) och fixerades när universum svalnade och slutade vara ett plasma och lämnade kvar stora tredimensionella krusningar under sin fortastta expansion. Under eonerna bildades galaxer vid densitetstopparna i enorma bubbelliknande strukturer. Mönstret i fördelningen av galaxer, korrekt urskiljbara kan avslöja egenskaperna hos dessa sedan länge försvunna bubbelstrukturer. Ovan är en rest en överbliven bubbla från universums början.

Det nya fyndet publicerades i The Astrophysical Journal där det nämns att dessa massiva strukturer förutspås i Big Bang-teorin som ett resultat av dw 3D-krusningar som finns i materialet i det tidiga universum, känt som Baryon Acoustic Oscillations (BAO).

Bild https://www.hawaii.edu/ Illustration av Hoʻoleilana. Rött område (vänster) visar det inneslutna skalet med enskilda galaxer avbildade som lysande små fläckar. Foto: Frédéric Durillon, Animea Studio; Daniel Pomarède, IRFU, CEA University Paris-Saclay. Detta arbete gynnades av en statlig finansiering från Frankrike 2030 (P2I-Graduate School of Physics) under referens ANR-11-IDEX-0003.