Den troligaste förklaringen till att Vintergatan är skev.

 

En enorm osynlig massa kan vara förklaringen till att Vintergatans skiva har en skev och vriden form.

I en ny studie visas att en lutande, feljusterad mörk halo - en stor klump av troligast mörk materia sveper runt om och genomsyrar Vintergatan  är förklaringen till  Vintergatans form. Här visar vi att en mörk halo lutad i samma riktning som stjärnhalo kan inducera en varp (vridning) och flare i den galaktiska skivan med samma amplitud och orientering som en datasimulering visar är förklaringen, beskriver ett team under ledning av astrofysikern Jiwon Jesse Han vid Harvard &; Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Det är svårt att se formen på en galax du befinner dig i. Det är inte bara att skicka ett teleskop ut i den intergalaktiska rymden för att ta ett foto. Det var inte förrän Gaia- rymdteleskop som kartlägger stjärnornas positioner och hastigheter i Vintergatan med hög precision astronomer kunde kartlägga Vintergatan i detalj. 

Runt utkanten av galaxen har astronomer hittat kraftfulla, ackumulerande bevis av en varp och flare. Men det har länge varit oklart vad som kan ha orsakat detta. Den ledande förklaringen är en interaktion (sammanstötning)  antingen för länge sedan eller pågående, med en annan galax.

Ingen av dessa förklaringar förklaringar har dock förklarat både varpen och flare enligt Han och dennes kollegor, astronomen Charlie Conroy och astrofysikern Lars Henquist, båda vid CfA.

2022  gjorde dock ett team under ledning av Han och Conroy en intressant upptäckt. Halon av stjärnor runt galaxen - det diffusa klotet av gas och stjärnor där den galaktiska skivan roterar - är inte symmetrisk.

Forskarna föreslog då att Vintergatans mörka gloria även den lutar. Denna som anses vara en  massa bestående av mörk materia  sveper runt de flesta galaxer, en osynlig massa som genom gravitation interagerar med normal materia i universum.

Forskarna genomförde några datasimuleringar och datamodelleringar för att undersöka om de kunde reproducera den observerade formen på Vintergatan och dess varp och flare utifrån denna mörka materia som ansågs finnas där och ge de effekter man såg. .

De skapade en modell av galaxen där den mörka halon lutade 25 grader i förhållande till Vintergatans skiva och beräknade stjärnornas och gasens banor under en period av 5 miljarder år. De fann att när klumpen av mörk materia lutar, förvrängs och blossar galaxens utkanter precis som vi ser i Gaia-observationerna av Vintergatan.

Men det innebär inte att galaktisk interaktion inte är eller har varit inblandad. Det är faktiskt troligt, säger laget. Men deras resultat tyder på att interaktionen (påverkandet av en annan galax) i så fall är förbi inte pågående. Deras simulering visade att en kollision med en annan galax kan luta den mörka glorian avsevärt och att den galaktiska skivans varp sker snabbt – inom en bana efter den mörka halolutningen.

Studien har publicerats i Nature Astronomy.

Bild vikipedia Vintergatsbandet i riktning mot stjärnbilden Skytten.

Det kan finnas liv uppbyggt av en kemi olikt oss därute

 

Om det finns liv på en planet där ute kanske det inte ser ut eller är uppbyggt av kol som livsformer på jorden. Detta beroende på att det finns så många kemiska ingredienser i universum och många sätt att blanda dem. Det som skapat liv på Jorden har ju konstruerat otaliga olikartade livsformer i form av djur och växter men med grunden utifrån kol. Kisel anses även vara en möjlig grundkälla för att uppbygga livsformer. Men uppbyggt utifrån kisel blir det en helt annorlunda livsvärld där liv är långsamt på alla sätt man kan tänka sig. Men  även andra förslag finns.

Ett team under ledning av forskare vid University of Wisconsin-Madison har skrivet en bok där man redogör för hundratals kemiska recept som potentielt kan ge upphov till liv. Processen att gå från grundläggande kemiska ingredienser till de komplexa cyklerna av cellmetabolism och reproduktion som definierar liv, beskrivs forskarna. Liv kräver inte bara en enkel början utan också upprepning.

Livets ursprung är en något-från-ingenting-process, beskriver Betül Kaçar som är en astrobiolog som med stöd från NASA och UW-Madison professor i bakteriologi vilka arbetat med projektet. Livet handlar om kemi och förhållanden som kan generera ett självreproducerande reaktionsmönster.

Kemiska reaktioner som producerar molekyler som ger samma reaktion om och om igen kallas autokatalytiska reaktion. I en ny studie publicerad 18 september i Journal of the American Chemical Society sammanställde Zhen Peng, en postdoktoral forskare i Kaçar-laboratoriet med medarbetare 270 kombinationer av molekyler - som involverade atomer från alla grupper och serier över det periodiska systemet - med potential för långvarig autokatalys. Vi kommer aldrig definitivt att veta vad som exakt hände på jorden för att generera liv. Vi har ingen tidsmaskin, skriver Kaçar. Men i ett provrör kan vi skapa flera planetariska förhållanden för att förstå hur dynamiken för att upprätthålla liv kan utvecklas. 

Att uppehålla liv och reproducera detta  är inte samma sak som att skapa det första livet.

Forskningen finansierades delvis av bidrag från NASA Astrobiology Program (80NSSC22K0546), John Templeton Foundation (62578 och 61926), Research Corporation for Science Advancement (28788) och Australian Research Council (DP210102133 och FT220100757).

Bild flickr.com

Varifrån kommer allt syre i atmosfären på Jupiters måne Callisto?

 

Callisto är den den näst största av Jupiters månar endast något mindre än Merkurius  med endast  en tredjedel av Merkurius massa.

Ett team av forskare anslutna till flera institutioner i USA har nyligen testat en teori för att förklara mängden syre i atmosfären i Callistos atmosfär. I en artikel publicerad i Journal of Geophysical Research Planets beskriver gruppen hur de testade sin teori och andra möjliga forskningsidéer om detta mysterium.

Tidigare forskning har föreslagit att Callisto har en tjock isskorpa under vilken det kan finnas ett hav av okänd sammansättning. Det kan vara skorpa med lite is eller kraftigt lager av is. Det har också varit känt under en tid att Callistos atmosfär har en hög halt av syre. Det som har förblivit ett mysterium är hur syre kommer dit och varför det kvarstår. En primär teori för att förklara dess närvaro är att Jupiters kraftfulla magnetosfär kan slå loss molekyler av väte, vatten och syre från isen på Callistos yta. I denna nya studie testade forskarna den teorin.

Arbetet involverade simulering av de termiska och de energirika komponenterna i Jupiters magnetosfär speciellt dess plasma  och uppskattning av energi som skulle ge syre till Callistos atmosfär och yta. Därefter beräknade de mängden syre som kunde avges baserat på den exponeringsmängden. De jämförde sedan mängden syre som borde finnas i Callistos atmosfär (baserat på deras beräkningar) med den mängd som faktiskt finns där och fann en massiv skillnad. Det fanns mycket mer syre i atmosfären än vad som kunde förklaras genom påverkan av Jupiters magnetosfär det fanns två eller tre  mer syre än man kom fram till att det borde vara enligt ovanstående teori.

Så förklaringen till syret får vidare forskning visa ännu är det ett mysterium.

Min egen teori är att det kan vara något slag av liv under (eller på isen) isen producerar syret likt växter gör på Jorden? Alternativt cyanobakterier vilka var de som en gång syresatte jordens atmosfär.

Bild vikipedia Callisto fotograferad av rymdsonden Galileo i början av 1990 talet. 

Om det finns liv påTrappist-1e kan detta upptäcka liv på Jorden

 

Trappist-1e  är en exoplanet som ligger 39 ljusår från jorden i riktning mot stjärnbilden Vattumannen. Planeten ligger i den livsvänliga zonen (där vatten kan vara flytande) vid den röda dvärgstjärnan Trappist-1.

 Om en eventuell civilisation på Trappist-1e hade en egen version av James Webb Space Telescope och riktade det mot oss skulle de kunna upptäcka tecken på liv på jorden. Detta enligt en ny studie daterad 28 augusti 2023, ledd av astrobiologen Jacob Lustig-Yeager vid Johns Hopkins university. Vad som avslöjar oss är föroreningarna i vår atmosfär. Föroreningar som inte uppstår utan påverkan från en tekniskt avancerad civilisations produktion. Om en främmande civilisation hade teknik som liknar vår egen kan den producera föroreningar i sin atmosfär, som vi sedan kan upptäcka som ett tecken på liv och de kan om de söker i Jordens hitta oss.

Det innebär att om vi kan få bort all form av föroreningar i atmosfären är vi svårare att upptäcka för utomjordingar. Det kan skydda oss inte bara från farliga luftföroreningar utan även från fientliga utomjordingar.

I den nya studien föreställde sig forskarna hypotetiska utomjordingar på exoplaneten TRAPPIST-1e som letar efter liv på jorden.

Kiona Smith skrev denna studie som utforskar denna idé för tidskriften Inverse den 6 september 2023. Artikeln har inte granskats eller publicerats ännu. Men det finns en förtrycksversion på arXiv.

Studien fokuserar till stor del på detektion av artificiellt producerade föroreningar i en planets atmosfär, såsom klorfluorkarboner (CFC) i  jordens atmosfär. I studien användes en ny atmosfärisk datahämtningsmodell som heter SMARTER. SMARTER som bygger på tidigare spektra av planeter. När det gäller TRAPPIST-1e vet vi fortfarande inte om denna planet kan stödja liv av något slag.

Det beror först och främst på om planeten har en atmosfär. Webb-resultat för de två planeterna som ligger närmare sin sol Trappist-1, exoplaneterna TRAPPIST-1b och TRAPPIST-1c, har visat att dessa saknar atmosfär eller i bästa fall bara har en mycket tunn sådan.

Andra studier har dock föreslagit att TRAPPIST-1e och TRAPPIST-1f kan vara de mest potentiellt beboeliga av alla de sju planeterna i detta solsystem. TRAPPIST-1e kan eventuellt en tjockare atmosfär och till och med vatten på ytan. Men tills vi har nya data från Webb vet vi inte det. Webb har varit upptagen med att titta på flera av TRAPPIST-1-planeterna, så det kanske inte dröjer alltför länge innan vi vet mer om förhållandena på TRAPPIST-1e.

Föroreningar i sig är naturligtvis inte bra. Men det kan visa sig vara ett av de första tecknen på avancerat främmande liv som vi någonsin upptäcker. Och det kan vara det sätt som utomjordingar hittar oss på.

Vi har precis börjat kunna analysera atmosfären hos planeter som TRAPPIST-1e.

Bild vikipedia på en illustratörs idé på hur TRAPPIST-1e kan se ut.

Inget vet varför solens atmosfär är så het.

 

Solens atmosfär kallas korona. Den består av elektriskt laddad gas som kallas plasma och har en temperatur på cirka en miljon grader Celsius.

Denna temperatur är ett mysterium eftersom solens yta bara är cirka 6000 grader celcius. Koronan borde enligt fysikens lagar vara svalare än ytan eftersom solens energi kommer från dess kärna och saker blir svalare ju längre bort de är från en värmekälla. Likväl är koronan mer än 150 gånger hetare än ytan.

Det misstänks att förklaringen är turbulens i solatmosfären som kan leda till betydande uppvärmning av plasman i koronan. Men när det gäller att undersöka detta fenomen stöter solfysiker på ett praktiskt problem: det är omöjliga i att samla all data de behöver för att få svar med bara en enda rymdfarkost.

Det finns två sätt att undersöka solen: fjärranalys och in situ-mätningar. Vid fjärranalys är rymdfarkosten placerad på ett visst avstånd från solen och använder kameror för att se på solen och dess atmosfär i olika våglängder. Vid in-situ-mätningar flyger rymdfarkosten genom den region den vill undersöka och gör mätningar av partiklarna och magnetfälten i den delen.

Båda tillvägagångssätten har sina fördelar. Fjärranalys visar de storskaliga resultaten men inte detaljerna i de processer som sker i plasmat. Samtidigt ger in-situ-mätningar mycket specifik information om de småskaliga processer i plasman men visar inte hur detta påverkar i den stora skalan.

För att få hela bilden behövs två rymdfarkoster. Detta är precis vad solfysiker för närvarande har i form av ESA-ledda rymdfarkosten Solar Orbiter och NASA: s Parker Solar Probe. Solar Orbiter är utformad för att komma så nära solen som möjligt och fortfarande utföra fjärranalysoperationer, tillsammans med mätningar på plats. Parker Solar Probeavstår till stor del från fjärranalys av solen själv för att istället färdas ännu närmare för sina mätningar på plats. 

Men för att dra full nytta av farkosternas kompletterande tillvägagångssätt Parker Solar Probe vara inom synfältet för ett av Solar Orbiters instrument. På så sätt kan Solar Orbiter registrera de storskaliga konsekvenserna av vad Parker Solar Probe mätte in-situ (in-situ begreppet betyder på plats).

Daniele Telloni, forskare vid det italienska nationella institutet för astrofysik (INAF) vid astrofysiska observatoriet i Turin, är en i teamet bakom Solar Orbiters Metis-instrument. Metis är en koronagraf som blockerar ljuset från solens yta och tar bilder av koronan. Det är det perfekta instrumentet att använda för storskaliga mätningar och med detta instrument började Daniele leta efter tillfällen då Parker Solar Probe kunde vara med i undersökningen.

Den 1 juni 2022 var tillfället då de två rymdfarkosterna vara i nästan rätt omloppskonfiguration med varandra. I huvudsak skulle Solar Orbiter se på solen och Parker Solar Probe vara precis vid sidan om, nära, men precis utanför synfältet för Metis-instrumentet.

När Daniele såg problemet insåg han att allt som skulle krävas för att få Parker Solar Probe i sikte var lite korrigering av Solar Orbiters riktning: en 45 graders förändring och rikta farkosten något bort från solen.

Men när varje manöver av ett rymduppdrag är noggrant planerad i förväg, och rymdfarkoster själva är utformade för att peka endast i mycket specifika riktningar, särskilt när man hanterar solens enorma värme var det inte klart att rymdfarkostens operationsgrupp skulle godkänna en sådan avvikelse med tanke på solens hetta och farkostens skydd. Men när alla var klara över den potentiella vetenskapliga avkastningen blev beslutet ett tydligt "ja"."Möjligheten att använda både Solar Orbiter och Parker Solar Probe har verkligen öppnat en helt ny dimension i denna forskning", beskriver Gary Zank, vid  University of Alabama i Huntsville, USA och medförfattare till detstudien.

Genom att jämföra den nyligen uppmätta hastigheten med de teoretiska förutsägelser som har gjorts av solfysiker genom åren har Daniele nu visat att solfysiker nästan säkert hade rätt i sin förklaring av turbulens som ett sätt att överföra energi.

Det specifika sätt som turbulens gör detta är inte olikt vad som händer när man rör ut socker i en kopp kaffe. Genom att stimulera slumpmässiga rörelser av en vätska, antingen en gas eller en vätska överförs energi till allt mindre skalor vilket kulminerar i omvandlingen av energi till värme. När det gäller solkoronan magnetiseras också vätskan och då lagras magnetisk energi tillgängligt för att omvandlas till värme.

En sådan överföring av magnetisk och rörelseenergi från större till mindre skalor är själva kärnan i turbulens. Vid de minsta skalorna tillåter dessa fluktuationer att interagera med enskilda partiklar, mestadels protoner och värma upp dessa.

Mer arbete behövs dock innan man kan säga att solvärmeproblemet är löst men nu, tack vare Danieles arbete, har solfysiker sin första mätning av denna process.

Arbetet representerar ett viktigt steg framåt för att lösa koronans uppvärmningsproblem, skriver projektforskare Daniel Müller.

Bild vikipedia från solens yta registrerad av Hinode's Solar Optical Telescope den 12 januari 2007. Bilden visar plasmats trådliknande former som förbinder olika områden med olik magnetisk polaritet. Det japanska Hinodes-teleskopet kan påvisa dessa mycket dramatiska bilder av kromosfären, det tunna skikt av solatmosfären som finns mellan solens synliga yta, fotosfären och koronan.

Utflöde av gas och damm sker från HH 211

 

Herbig-Haro objekt (HH) är lysande områden som omger nya stjärnor vilka bildas när stjärnvindar eller gasstrålar spyr ut från dessa  stjärnor under bildning (protostjärnor)  och bildar chockvågor som kolliderar med närliggande gas och stoft i höga hastigheter. Ovan bild av HH 211 tagit av NASA: s James Webb Space Telescope avslöjar ett utflöde av gas och damm från en protostjärna då denna inte var mer än några tiotusentals år gammal och hade en massa av endast 8 % av vår sol (den kommer dock att växa till en stjärna lik solen).

Infraröd avbildning är kraftfull metod att studera nya stjärnor och deras utflöden då sådana stjärnor är inbäddade i gas från molekylmoln där de bildas. Den infraröda emissionen av stjärnans utflöden tränger igenom den skymmande gasen och stoftet, vilket gör ett Herbig-Haro-objekt likt HH 211 idealiskt att observera med Webbteleskopets känsliga infraröda instrument. Molekyler som finns i de turbulenta förhållandena ex molekylärt väte, kolmonoxid och kiselmonoxid avger infrarött ljus som Webbteleskopet kan samla in och då blir det möjligt att kartlägga utflödenas struktur.

Bilden ovan visar en serie bogchocker i sydost (nedre vänstra) och nordväst (övre högra) samt den smala bipolära (dubbelstrålar) strålen som driver dessa. Webb avslöjar denna scen i oöverträffad detaljrikedom i ungefär 5 till 10 gånger högre rumslig upplösning än någon tidigare bild av HH 211. Den inre strålen ses "vicka" med spegelsymmetri på vardera sidan av den i centrum belägna  protostjärnan. Detta stämmer överens med observationer i mindre skala och tyder på att protostjärnan i själva verket kan vara en framtida ännu ej upplöst till två dubbelstjärna.

Teamet mätte hastigheterna hos de innersta utflödesstrukturerna som då visade sig ha 80 till 100 kilometers hastighet per sekund. Skillnaden av hastighet mellan dessa delar av utflödet och det ledande material de kolliderar med - chockvågen,  är dock mycket mindre. Forskarna drog slutsatsen att utflöden från de yngsta stjärnorna, som den i mitten av HH 211 mestadels består av molekyler, eftersom de jämförelsevis låga chockvåghastigheterna inte är tillräckligt energirika för att bryta isär molekylerna i enklare atomer och joner.

 Bilden visar NASA: s James Webb SpaceTelescopes högupplösta, nära det infraröda fältet på Herbig-Haro 211. Här avslöjas skarpa detaljer om utflödet från en ung stjärna, en infantil (mycket yngre) analog av vår sol. Herbig-Haro-objekt bildas när stjärnvindar (gasstrålar) avges från nya stjärnor och det då bildas chockvågor som kolliderar med närliggande gas och damm i höga hastigheter. Bilden visar en serie bogchocker i sydost (nedre vänster) och nordväst (övre högra) samt den smala bipolära strålen som driver dem i oöverträffad detalj. Molekyler som exciteras av de turbulenta förhållandena, inklusive molekylärt väte, kolmonoxid och kiselmonoxid, avger infrarött ljus, samlat av Webb, som kartlägger utflödets struktur.

ESA / Webb, NASA, CSA, T. Ray (Dublin Institute for Advanced Studies)

Det kan finnas svarta hål betydligt närmre jorden än vi tidigare ansett.

 

I en ny forskningsrapport publicerad i septembernumret av tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society beskriver ett team av astronomer  den kosmiska historien om en närliggande stjärnhop som kallas Hyades-klustret  vilket är den närmaste stjärnhopen till jorden. Här finns hundratals stjärnor av ungefär samma ålder, kemiska sammansättning och med likartat rörelsemönster.

Med hjälp av data från Europeiska rymdorganisationens stjärnkartläggande Gaia-satellit datasimulerade teamet de senaste 650 miljoner åren av stjärnhopens utveckling. De fann att den bästa förklaringen till hopens nuvarande stjärnfördelning beror på närvaron av minst två kanske tre små svarta hål gömda i Hyades-klustrets centrum. Svarta hål som subtilt påverkar stjärnornas rörelser genom sin kraftfulla gravitation. 

Våra simuleringar kan utifrån storleken på Hyades-klustret förklaras bäst om några svarta hål finns i centrum av klustret idag (eller tills nyligen), beskriver studieförfattaren Stefano Torniamenti, postdoktoral forskare vid universitetet i Padua i Italien.

Om detta resultat bekräftas vid vidare studier skulle dessa misstänkta svarta hål vara de närmaste till jorden som hittills upptäckts. Dessa potentiella svarta hål finns då endast 150 ljusår från vår planet och är ungefär 10 gånger närmare oss än den närmaste kandidaten - det märkliga stjärnkretsande svarta hålet Gaia BH1 som finns cirka 1 500 ljusår bort från oss. 

Bild vikipedia av en illustratörs tolkning av den solliknande stjärnan (vänster) och det svarta hålet (uppe till höger) i Gaia BH1-systemet