De snabba radiovågblixtrarna är ett olöst mysterium

 

Inlägget nedan är ett sammandrag från R. Abbott et al, Search for Gravitational Waves Associated with Fast Radio Bursts Detected by CHIME/FRB during the LIGO–Virgo Observing Run O3a, The Astrophysical Journal (2023) publicerat i https://phys.org    https://

Då och då observerar astronomer en intensiv blixt av radiovågskurblixt från rymden - en blixt som varar under ett ögonblick men släpper ut lika mycket energi på en millisekund som solen på några år. Ursprunget till dessa "snabba radioutbrott" är ett av de största olösta mysterierna inom astronomin. Det finns ingen brist på idéer till att förklara orsaken till skurarna: en katalog med teorier visar mer än 50 potentiella scenarier. Du kan välja mellan starkt magnetiserade neutronstjärnor, kollisioner av otroligt täta stjärnor och många fler extrema eller exotiska fenomen.

I en ny studie publicerad i The Astrophysical Journal korsrefererades dussintals snabba radiovågsobservationer med data från gravitationsvågteleskop för att undersöka om det kunde hittas några likheter i tid. Några snabba radioutbrott har upptäckts upprepas. Men flertalet är enskilda unika händelser.

De upprepade skurarna visar en nyligen samtidig observation av röntgenstrålar och en radioskur från en starkt magnetiserad neutronstjärna i vår egen galax visar att denna typ av stjärna kan producera snabba radioutbrott. Men från dessa källor har enstaka utbrott inte upptäckts utan därifrån kommer utbrott då och då.

Vissa teorier involverar astronomiska objekt och händelser som vi vet producerar starka gravitationsvågor. Så om vi har en uppfattning om var på himlen ett snabb radioutbrott inträffar, och när, kan vi göra en riktad, känslig sökning efter gravitationsvågor över denna del av skyn. För att leta efter eventuella samband. Nya rön på vad som orsakar snabba radioskurar gjordes genom en riktad sökning efter källan till de snabba radioskurar som upptäckts av radioteleskopet CHIME i Kanada.

Eftersom CHIME / FRB-projektet har upptäckt hundratals snabba radioutbrott från skilda platser finns det en god möjlighet att fånga ett tillräckligt nära jorden för att observeras av ett gravitationsvågteleskop. Detta är viktigt eftersom snabba radioutbrott är ljusa nog för  att de kan ses miljarder ljusår bort från oss - mycket längre än nuvarande gravitationsvågobservatorier kan se.

Sökteamet var en mindre grupp av forskare vid LIGO-gravitationsvågobservatoriet i USA, Virgo-observatoriet i Italien och medarbetare från det snabba radioburst-teamet CHIME / FRB 

Trots att inga genombrott gjordes av mysteriet  den här gången är framtida sökningar   viktiga för att en gång förstå källan till snabba radioutbrott.

Bild pxhere.com

En 20000 år gammal supernova expanderar i hög hastighet än i dag

 

För cirka 20 000 år sedan exploderade en stjärna som supernova och resterna av denna supernova ses än i dag i form av en nebulosa vilken rusar fram i rymden i hög hastighet något som NASA: s rymdteleskop Hubble fångat på bild.

Nebulosan, kallad Cygnus Loop bildar en bubbelliknande form av cirka 120 ljusår i diameter. Avståndet till dess centrum är cirka 2600 ljusår. Hela nebulosan har en bredd av sex fullmånar på himlen sett i ett teleskop.

Hubble-bilderna  är tagna mellan 2001 till 2020 och de visar tydligt hur nebulosan i  form av en chockfront har expanderat över tid. Astronomerna använde de  bilderna till att klocka nebulosans hastighet.

Genom att analysera chockens plats från tid till tid fann astronomer att chocken inte har avtagit alls i hastighet under de senaste 20 åren utan rusar konstant i interstellära rymden med över 805000 km/h  tillräckligt snabbt för en resa från jorden till månen på mindre än en halvtimme.

Hubbleteleskopet kan se vad som händer i kanten av bubblan med klarhet, beskriver Ravi Sankrit, astronom vid Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. Hubble-bilderna är spektakulära när man ser på dem i detalj. De berättar för oss om densitetsskillnaderna som supernovachockerna möter när de sprider sig genom rymden och turbulensen i regionerna bakom dessa chocker.

En närbild på en nästan två ljusår lång sektion av filamenten av glödande väte visar att de ser ut som ett skrynkligt ark sett från sidan. beskriver William Blair från Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland. De vickningar man ser uppstår när chockvågen möter mer eller mindre tätt material i det interstellära mediet.

Blair beskriver att chocken rört sig utåt från explosionsplatsen och sedan stött på det interstellära mediet, de tunna regionerna av gas och stoft i den interstellära rymden. Detta är en mycket övergående fas i expansionen av supernovabubblan där osynligt neutralt väte värmts upp till 555000 C grader eller mer genom chockvågens passage. Gasen började sedan glöda när elektroner blivit upphetsade till högre energitillstånd och  avger då fotoner när de som en kaskad sjunker till lägre energitillstånd. Längre bakom chockfronten börjar joniserade syreatomer svalna och avger en karakteristisk glöd i blått sken.

Bild vikipedia denna GALEX-bild (Galaxy Evolution Explorer (GALEX eller Explorer 83 eller SMEX-7) var ett NASA-rymdteleskop utformat för att observera universum i ultravioletta våglängder som avvecklades under 2013.) av Cygnus Loop-nebulosan kunde inte ha tagits från jordens yta eftersom ozonskiktet blockerar den ultravioletta strålningen som emitteras av nebulosan.

En supernova som kanske kan lösa ett av universums gåtor.

 

En sällsynt skev supernova som visas tre gånger på en enda bild kan hjälpa forskare att  lösa en långvarig inkonsekvens om universum.

Supernovan är av typ 1a, och kallas SN H0pe. Typ 1a-supernovor involverar en vit dvärgstjärna som stjäl materia från en binär stjärna innan den når kritisk massa och exploderar. SN H0pe finns 16 miljarder ljusår bort och upptäcktes först på fotografier tagna av NASA: s James Webb Space Telescope (JWST) i mars 2023. Bilderna visar hur den exploderande stjärnan ses som en båge av orange ljus med tre ljusa punkter som omger en del av galaxhopen PLCK G165.7+67.0 (G165) vilken ligger cirka 4,5 miljarder ljusår från jorden.

Ljusbågen är resultatet av gravitationslinsning - en effekt som orsakas när ljus från ett avlägset objekt, såsom en supernova passerar genom rumtiden som förvrängts av gravitation från ett massivt förgrundsobjekt som en stor galax, placerad direkt mellan det avlägsna objektet och observatören. Detta förstorar också det avlägsna objektet vilket gör det lättare för forskare att analysera ett objekt. 

De tre ljuspunkterna i bågen runt G165 gör att det verkar som om det finns tre separata ljuskällor som manipuleras visuellt eller linsas av förgrundsgalaxen. Men i verkligheten har supernovan som ligger cirka 16 miljarder ljusår från oss, duplicerats två gånger av linsningseffekten.

 I en ny artikel som publicerades i BigThink.com den 20 september skrev astrofysikern och vetenskapskommunikatören Ethan Siegel vilken dock inte var inblandad i studien att SN H0pe kan ge ny kunskap till att lösa en långvarig inkonsekvens om universums expansion - "Hubble-spänningen". 

Hubble-spänningen är baserad på en skillnad mellan de två huvudsakliga sätten att uppskatta hastigheten av universums expansion, känd som Hubble-konstanten. Den första metoden, som innebär att mäta expansion med hjälp av den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) - kvarvarande strålning från Big Bang visar ett värde för Hubble-konstanten. Men den andra metoden, som innebär att mäta hur långt specifika objekt, som galaxer och supernovor, rör sig bort från oss, ger ett något högre värde.

Detta problem har förvirrat forskare i årtionden eftersom det inte finns någon tydlig anledning till varför metoderna ger skilda resultat, beskriver Siegel.

SN H0pe kan hjälpa till att lösa Hubble-spänningen eftersom det är en typ 1a-supernova, som astronomer hänvisar till som ett "standardljus" - en otroligt pålitlig referenspunkt från vilken vi kan mäta universums expansion, beskriver Siegel. Dessa ljusa explosioner har alla nästan likartad initial ljusstyrka och dimmas ner över tid i samma takt. Genom att jämföra dessa standardljus på olika avstånd från jorden kan forskare räkna ut exakt hur snabbt de rör sig bort från oss och kan därmed räkna ut  universums expansionshastighet.

SN H0pe är ett särskilt viktigt standardljus eftersom det är den näst mest avlägsna typ 1a-supernovan som någonsin upptäckts, beskriver Siegel. Det är dock ännu oklart om SN H0pe kan användas för att beräkna ett mer tillförlitligt värde för Hubble-konstanten. Men forskare är övertygade om att om Webbteleskopet kan välja ut än mer avlägsna standardljus som troligast kan lösa problemet med Hubble-spänningen till slut.

Bild från https://www.livescience.com  på supernovan "H0pe" vilken kan ses tre gånger (märkt SN2a, SN2b och SN2c) i den orange ljusbågen som omger en galaxhop på vänster sida av denna bild av James Webb Space Telescope. Andra gravitationslinsade objekt är också märkta i den här bilden. (Bildkredit: B. Frye et al., ApJ inlämnad, 2023)

Nya rön om lavavärldar

 

En lavaplanet är en planet med en yta som mestadels eller helt täcks av flytande lava.

Nästan 50% av alla steniga exoplaneter som upptäckts visar sig kunna upprätthålla magma på sin yta, troligen för att dessa planeter är så nära sina stjärnor att de kretsar runt dessa på mindre än 10 dagar. Att vara så nära gör att planeten bombarderas av hårt solväder och tvingar upp ytans temperatur vilket gör dessa planeter nästan helt omöjliga för liv som vi känner det.

I en ny studie, har forskare visat att  lavahaven på dessa världar har ett stort inflytande på de observerade egenskaperna hos heta steniga superjordar såsom deras storlek och evolution.

Studien publicerades i The Astrophysical Journal i vilken visades att på grund av lavans extremt komprimerbara natur kan magmahav orsaka lavarika planeter utan atmosfärer och ha en större densitet  än stenplaneter av liknande storlek samt påverka strukturen av deras mantlar, det inre skikt som omger en planets kärna.

Lavavärldar är inte mycket studerade då det är en svår uppgift att karakterisera lavaplaneternas grundläggande funktion, beskriver Kiersten Boley, huvudförfattare till studien och doktorand i astronomi vid Ohio State University. Lavavärldar är udda men mycket intressanta, skriver Boley, vars forskning kretsar kring att förstå vad som gör exoplaneter unika och hur justering av dessas element eller  temperatur kan förändra dem över tid.

En av de mest kända av dessa mystiska heta världar är 55 Cancri e, en exoplanet cirka 41 ljusår från oss som forskare beskriver som platsen med både en glittrande himmel och med lavahav.

Att undersöka hur sammansättningen av magmahav bidrar till utvecklingen av  planeter till exempel hur länge de förblir i flytande form och av vilka skäl de så småningom svalnar kan ge ledtrådar till jordens egen historia, beskriver Boley.

"När planeter initialt bildas, särskilt stenplaneter går de igenom ett magmahavsstadium innan de svalnar, påpekar Boley. Så lavavärldar kan ge oss en inblick i vad som kan ha hänt utvecklingsmässigt på jorden.

För en mer utförlig redogörelse av denna forskning följ denna länk från Ohio state university.

Studien stöddes av National Science Foundation. Andra medförfattare är Wendy Panero, Joseph Schulze, Romy Martinez och Ji Wang, alla från Ohio State, samt Cayman Unterborn från Southwest Research Institute.

Bild vikipedia en konstnärs intryck av en annan lavavärld CoRoT-7b en exoplanet som kretsar kring stjärnan CoRoT-7 i stjärnbilden enhörningen, 489 ljusår från jorden. CoRoT-7b är sannolikt en lava-exoplanet.

AI (artificiell intelligens) kan ge svaret på om det funnits liv på Mars.

 

I tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences beskriver ett team av sju medlemmar från skilda institutioner att med 90% noggrannhet med hjälp av AI (artificiell intelligens) skilja deras artificiella intelligensbaserade metod mot moderna och gamla biologiska prover  av abiotiskt (icke-levande faktorer som har inverkan på ett ekosystem) ursprung.

Denna rutinanalysmetod har potential att revolutionera sökandet efter utomjordiskt liv och fördjupa vår förståelse för både ursprunget och kemin i det tidigaste livet på jorden, beskriver Dr. Hazen vid Carnegie Institution for Science | Earth and Planets Laboratory  Washington. Det öppnar vägen till att använda smarta sensorer på robotstyrda rymdfarkoster, landare och rovers på planeter för att söka efter tecken efter liv redan innan prover sänds till jorden.

Det nya testet kan även avslöja gamla stenars historia på jorden och möjligen de prover som redan samlats in av Mars Curiosity rover's Sample Analysis at Mars (Sam) instrument.

Men då måste man justera vår metod för att matcha SAM: s protokoll, men det är möjligt att vi redan har den data som behövs för att avgöra om det finns molekyler av organiskt slag i Mars biosfär.

Sökandet efter utomjordiskt liv är fortfarande en av de mest lockande vetenskaperna i modern vetenskap, beskriver huvudförfattaren till studien Jim Cleaves från Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington, DC.

Möjligheterna i denna nya forskning är många men koncentreras på först och främst  tre områden. För det första på om eller på vilken djup nivå skiljer sig biokemi från abiotisk kemi. För det andra kan vi titta på Marsjorden för undersöka denna med syftet att hitta spår av forntida liv. För det tredje är det troligt att denna nya metod kan skilja alternativa biosfärer från jordens i framtida astrobiologiska uppdrag.

Den innovativa analysmetoden bygger inte bara på att identifiera en specifik molekyl eller grupp av föreningar i ett prov. Istället visade forskarna att AI (artificiell intelligens)  kan skilja på biotiska från abiotiska prover genom att upptäcka subtila skillnader inom ett provs molekylära mönster som avslöjas genom pyrolysgaskromatografianalys (som separerar och identifierar ett provs komponentdelar), följt av masspektrometri (som bestämmer molekylvikterna för dessa komponenter).

För mer och utförligare dokumentation om detta intressanta forskningsområde se denna länk. 

Bild vikipedia tagen av Curiosity's på stenblock på mars efter att ha korsat sanddynen "Dingo Gap.

Efter Big Bang verkar en manual ha startat upp av steg för steg

 

Ett forskarlag från Danmark och Australien har använt James Webb Space Telescopes för se miljarder ljusår tillbaks till tiden strax efter Big Bang tiden då de första galaxerna bildades.

Studiens medförfattare astrofysiker docent Claudia Lagos, vid University of Western Australia nod av International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR), beskriver i studien att de fann att galaxer under mer än 12 miljarder år följt samma uppsättning av regler när det gäller bildandet av stjärnor liksom i massa och kemisk sammansättning. Men tidigare var galaxerna annorlunda uppbyggda.

Det var som om galaxerna hade en manual som de följde men förvånansvärt nog verkar denna kosmiska manual ha genomgått en dramatisk förändring under universums barndom, beskriver Lagos.

Den mest överraskande upptäckten var att de första galaxerna producerade mycket färre tunga grundämnen än vad vi skulle ha förutspått baserat på vad vi vet från galaxer som bildades senare.

Deras kemiska möjligheter var ungefär fyra gånger lägre än förväntat, baserat på det grundläggande metallicitetsförhållandet som observerats i senare galaxer. Lagos beskriver att resultaten utmanade tidigare idéer om hur galaxer utvecklades i det tidiga universum vilket tyder på att galaxer tidigt var nära kopplade till rymden runt dem och påverkade av det kosmiska grannskapet.

Det som är mest förvånande är att de tidiga galaxerna kontinuerligt fick ny, orörd gas från sin omgivning, ett gasinflöde som spädde ut de få tunga elementen inuti galaxerna vilket gjorde dessa mindre koncentrerade, beskriver docent Lagos.

Upptäckten utmanar befintliga teorier om galaxers utveckling och väcker frågor om de mekanismer som skedde under universums tidiga år vilket öppnar dörren för ytterligare utforskning om de kosmiska processer som påverkade utvecklingen av de tidiga galaxerna.

Mycket finns säker att upptäcka och förstå om universums början. Men vätgas mfl lätta grundämnen fanns det gott om i det universum som uppstod direkt efter BigBang och som då var betydligt mindre än det nuvarande då expansionen bara var i sin början. Vi vet även att de tunga grundämnena uppkom först vid de första supernovorna. Något som är anledningen till att stjärnorna som sedan kom till hade betydligt tyngre grundämnen. 

Fråga av vikt är istället vad var BigBang reaktionen av, på eller i?

Resultaten av studien publicerades i Nature Astronomy.

Bild vikipedia illustration av Big Bang-teorin, den rådande modellen av ursprunget och expansionen av rumtiden och allt som den innehåller. I detta diagram ökar tiden från vänster till höger och en dimension av rymden är undertryckt, så vid varje given tidpunkt representeras universum av ett skivformat "segment" av diagrammet.

NASAs rymdteleskop SPHEREx i svalt förvar.

 

SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) är ett framtida rymdobservatorium avsett för undersökningar av nära det infraröda ljuset som ska utföra en kartläggning av hela himlen för att mäta i det nära infraröda spektra från cirka 450 miljoner galaxer. Spektrat skapas av instrument som bryter isär ljus i en regnbåge av våglängder och avslöjar nya detaljer om ett kosmiskt objekts sammansättning och avstånd exempelvis. Observatoriet ska enligt plan sändas upp under 2025.

NASAs rymdteleskop SPHEREx har varit instoppat i en specialbyggd kammare till och från under de senaste två månaderna och där genomgått tester för att förberedas för sitt tvååriga uppdrag i rymden.

För att förbereda SPHEREx har forskare och ingenjörer vid Caltech och Jet Propulsion Laboratory (JPL), som förvaltas av Caltech för NASA nu varit upptagna med att testa SPHEREx detektorer och optik i ett källarlaboratorium vid Caltechs Cahill Center for Astronomy and Astrophysics.

Dessa tester kräver simulering av rymdens extremt kalla vakuum därför anlitade SPHEREx-teamet kollegor vid Korean Astronomy and Space Science Institute (KASI) för att bygga en specialiserad kammare för detta ändamål. En stor kammare där teleskopet kyls ner till cirka minus 200 grader Celsius.

För mer om detta arbete se denna länk från CaliforniaInstitute of Technology. 

Bild vikipedia av en konstnärs koncept av SPHEREx.