Plasmainstabilitet kastar nytt ljus över den kosmiska strålningens natur

 

Citerat från vikipedia; Plasma är inom fysik ett aggregationstillstånd av materia. Om en gas värms tillräckligt mycket separeras elektronerna från atomkärnorna och ett plasma bildas. Ett plasma kan sägas vara en gas av laddade partiklar, joner och elektroner. När ett ämne har hettats upp till plasma skiljs atomernas beståndsdelar åt, det vill säga: elektronerna rör sig fritt från kärnan. Slut citat. 

Forskare vid Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) har upptäckt en ny plasmainstabilitet som kan revolutionera vår förståelse av ursprunget till kosmisk strålning och deras dynamiska inverkan på galaxer.

I början av förra seklet upptäckte fysikern Victor Hess ett nytt fenomen som fick beteckningen kosmisk strålning och som senare gav Nobelpriset i fysik 1936. Han genomförde ballongflygningar på hög höjd och upptäckte att jordens atmosfär inte joniseras av markens radioaktivitet. Istället bekräftade han att joniseringens ursprung var utomjordiskt. Senare förstods att kosmisk "strålning" består av laddade partiklar från yttre rymden som flyger nära ljusets hastighet snarare än av strålning. Begreppet "kosmisk strålning" överlevde dock denna upptäckt. https://sv.wikipedia.org/wiki/Victor_F._Hess

I den nya studien har Dr Mohamad Shalaby, forskare vid AIP och huvudförfattare till denna och hans medarbetare utfört numeriska simuleringar för att följa banorna för ett flertal kosmiska strålningspartiklar och studera hur dessa interagerar med det omgivande plasmat vilket består av elektroner och protoner. När forskarna studerade kosmisk strålning som flög från den ena sidan av simuleringen till den andra upptäckte de ett nytt fenomen - elektromagnetiska vågor i bakgrundsplasmat. Dessa vågor utövar en kraft på den kosmiska strålningen som ändrar deras banor.

Detta nya fenomen kan enklast förstås om vi betraktar den kosmiska strålningen som att den inte är enskilda partiklar utan istället stöder en kollektiv elektromagnetisk våg. När denna våg interagerar med de grundläggande vågorna i bakgrunden förstärks dessa kraftigt och en överföring av energi äger rum. Insikten gör det möjligt för oss att betrakta kosmisk strålning som strålning och inte som enskilda partiklar i det här sammanhanget precis som Victor Hess ursprungligen ansåg, beskriver professor Christoph Pfrommer, chef för avdelningen för kosmologi och högenergiastrofysik vid AIP. En bra analogi för beteendet är att tänka sig att enskilda vattenmolekyler tillsammans bildar en våg som bryts vid stranden. D

Det finns många tillämpningar av denna nyupptäckta plasmainstabilitet, inklusive en trolig förklaring av hur elektroner från det termiska interstellära plasmat kan accelereras till höga energier vid supernovarester. Den här nyupptäckta plasmainstabiliteten innebär ett stort steg framåt i vår förståelse av accelerationsprocessen och förklarar slutligen varför dessa supernovarester lyser i radio- och gammastrålningen, beskriver Mohamad Shalaby. Dessutom öppnar denna banbrytande upptäckt dörren till en djupare förståelse av de grundläggande processerna för transport av kosmisk strålning i galaxer vilket utgör det största mysteriet i vår förståelse av de processer som formar galaxer under deras kosmiska utveckling.

Bild vikipedia. Norrskenet är ett (plasmafenomen) ett av få synliga plasmafenomen i jordens jonosfär.

En gammal sjöbotten på Mars undersökt

 

Jezerokratern bildades av ett asteroidnedslag för nästan 4 miljarder år sedan. NASA:s Perseverance-rover gjorde i dagarna sin 1 000:e marsdag på den röda planeten och avslutade nyligen sin utforskning av det uråldriga floddelta som innehåller bevis på en sjö som fyllde Jezerokratern för miljarder år sedan. Marsbilen har hittills samlat in totalt 23 prover i den före detta sjön. Prover som bör avslöja den geologiska historien i denna region på Mars.

Ett prov som kallas "Lefroy Bay" innehåller en stor mängd finkornig kiseldioxid, ett material som är känt för att bevara forntida fossil på jorden. Ett annat, "Otis Peak", innehåller en betydande mängd fosfat något som ofta förknippas med liv som vi känner det. Båda dessa prover är även rika på karbonat vilket kan bevara ett register av miljöförhållandena från när bergarten bildades.

Proverna presenterades tisdagen den 12 december vid American Geophysical Unions höstmöte i San Francisco. Rymdbilen har sedan dess hittat sandsten och lersten vilket signalerar ankomsten av den första floden till kratern. Ovanför dessa stenar finns saltrika lerstenar vilket visar närvaron av en grund sjö som avdunstat. Teamet tror att sjön så småningom blev så bred som 22 kilometer i diameter med ett djup av ca 35 meter.

"Vi valde Jezerokratern som landningsplats eftersom bilder från omloppsbanan visade ett delta – ett tydligt bevis på att en stor sjö en gång fyllde kratern. En sjö är en potentiellt beboelig miljö, och sandsten och lersten  är en utmärkt miljö för att begrava tecken på forntida liv som fossiler i det geologiska registret, säger Perseverances projektforskare, Ken Farley från Caltech. "Efter noggrann utforskning har vi pusslat ihop kraterns geologiska historia och kartlagt dess sjö- och flodfas från början till slut."

Ett viktigt mål av Perseverances uppdrag på Mars är astrobiologi inklusive sökandet efter tecken på forntida mikrobiellt liv. Rovern kommer att karakterisera planetens geologi och tidigare klimat och bana väg för mänsklig utforskning av den röda planeten och detta är det första uppdraget att samla in och lagra marsiansk sten och regolit (trasig sten och stoft).

Efterföljande NASA-uppdrag, i samarbete med ESA (European Space Agency), innebär att sända rymdfarkoster till Mars för att samla upp de insamlade förseglade proverna från rovern och transportera det insamlade materialet till  jorden för analys.

Bild vikipedia konstnärs koncept av Jezerokratern då den en gång innehöll en sjö.

Asteroiden Ryugus natur och sammansättning

 

Ryugu befinner sig i en omloppsbana kring solen i det inre av solsystemet. Asteroiden har en diameter på 900 meter och innehåller stora mängder kol som gör den till en av solsystemets allra mörkaste himlakroppar. Den tillhör apolloasteroiderna vilket innebär asteroider som korsar Jordens bana.

Studien som detta inlägg sammanfattar fokuserade på laboratoriemätningar av prover som togs tillbaka till jorden av rymdsonden Hayabusa2 under 2020. Hayabusa2 utvecklades av Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) och dess uppdrag syftade till att avslöja Ryugus natur och utforska hur astrologer sedan kan använda kunskapen för att tolka observationer med teleskop av likartade asteroider som likt denna även innehåller vatten.

Till skillnad från meteoriter som härstammar från liknande vattenhaltiga asteroider undvek Ryugu-proverna förändringar påverkade av syre och vatten i jordens atmosfär utan kunde tas ner till jorden intakt och förslutet.

Reflektansspektroskopi, en primär teknik som kopplar laboratorieanalyser av meteoriter till asteroidobservationer användes för att jämföra Ryugu-proverna med meteoriter som förändrats av markmiljöer (meteoriter som förorenats under färden ner till jorden). Teamet utvecklade framgångsrikt procedurer för att undvika att exponering av proverna av jordens atmosfär vilket säkerställde att deras ursprunglighet bevarades.

Tidigare studier har antytt att Ryugus mineralogi liknade CI-kondriter, de kemiskt mest primitiva meteoriterna. Andra studier har dock motsagt detta genom att avslöja en signifikant skillnad i reflektansspektra mellan Ryugu-prover och C1-kondriter. Kondriter är stenmeteoriter, som inte har förändrats genom nedsmältning eller planetär differentiering av den ursprungliga asteroid de kom ur. De bildades när olika typer av damm och små korn, som fanns i det tidiga solsystemet, agregerades till primitiva asteroider. De finns av tre slag.Vanliga kondriter (O-kondriter),Enstatitkondriter (E-kondriter), Kolhaltiga kondriter (C-kondriter).  Utöver ovan finns den ovanliga C1 kondriten CI-kondriter, även kallade C1-kondriter eller kolhaltiga kondriter av Ivuna-typ, är en grupp sällsynta kolhaltiga kondriter, en typ av stenmeteorit. 

 Ytterligare undersökningar i som beskrivs i studien indikerar att en upphettning av CI-prov under reducerande förhållanden vid 300 °C reproducerade Ryugus mineralogi väl, vilket resulterade i spektra som nära matchade de för Ryugu-proverna. Fynden utmanar tidigare antaganden om moderkropparna till CI-kondriter och understryker känsligheten hos primitiva meteoritspektra för markbunden vittring. Studien tyder på att CI-kondritursprungsasteroider sannolikt uppvisar mörkare och plattare reflektansspektra än man tidigare trott.

Studien öppnar nya vägar för att förstå sammansättningen och utvecklingen av små objekt i vårt solsystem. Genom att ta hänsyn till hur  vittring påverkar meteoriter kan vi förfina våra analyser av asteroidernas sammansättning och öka kunskapen om solsystemets tidiga historia, beskriver Kana Amano, tidigare doktorand vid Early Solar System Evolution Research Group vid Tohoku University och medförfattare till artikeln.

Mer om Amano och hennes kollegors resultat publicerades i tidskriften Science Advances den 6 december 2023.

Bild vikipedia färgbild av Ryugu tagen av Hayabusa2, 2018.

Galaktisk vind upptäckt i mycket gamla stjärnbildande galaxer

 

I en banbrytande upptäckt har ett internationellt forskarlag under ledning av en CNRS-forskare avslöjat den roll som galaktiska vindar spelar för att reglera tillväxten av galaxer upp till  de som är över 7 miljarder år gamla  och där det aktivt bildas stjärnor. Upptäckten har möjliggjorts genom att instrumentet MUSE integrerats i Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope och det då avslöjats en universell process som har stor betydelse i galaxers utveckling. 

Galaktiska vindar, som genereras av massiva stjärnors explosiva död (supernovor), har länge varit teoretiskt kända. Deras upptäckt var däremot svårfångad på grund av dess diffusa och låga densitet. För att övervinna denna utmaning inledde teamet ett ambitiöst projekt där de kombinerade bilder av mer än hundra galaxer med förlängda exponeringstider.

Nyckeln till upptäckten låg i att studera emissionssignalerna från magnesiumatomer något som  gjorde det möjligt att kartlägga morfologin hos dessa vindar. Resultatet blev  häpnadsväckande. Dessa galaktiska vindar visar sig som koner av materia som kastas ut vinkelrätt från båda sidor av ett galaxplan något som ger viktiga insikter om dess struktur och beteende.

Betydelsen av denna upptäckt kan inte överskattas. Tidigare har galaktiska vindars roll i att begränsa stjärnbildningshastigheten i galaxer endast observerats i Vintergatan. Den nya forskningen utvidgar dock fenomenets räckvidd till galaxer som sträcker sig över mer än 7 miljarder år i ålder, vilket effektivt kategoriserar det som en universell process som styr galaktisk utveckling. Nästa mål är att bestämma omfattningen av dessa galaktiska vindar och kvantifiera mängden materia de transporterar.

Bild https://www.eso.org på ESO:s Very Large Telescope (VLT) vid Panamalobservatoriet. MUSE är ett av de större instrumenten på VLT och är monterat på ett av de fyra 8,2 meter stora huvudteleskopen.

Astronomer söker efter UFO i jordens närområde

 

Det finns ett ökat intresse för oidentifierade flygande föremål (UFO) sedan Pentagons rapport 2021 som visade vad som verkar vara avvikande föremål i amerikanskt luftrum, så kallade oidentifierade flygfenomen (UAP). 2023  bildade Nasa en panel med syftet att undersöka rapporter och en chef tillsattes för UAP-forskning. En nyinrättad Pentagon-avdelning har även den  släppt bilder av mystiska metallklot. Det kanske mest anmärkningsvärda är att David Grusch (en före detta underrättelseofficer) vittnade under ed inför den amerikanska kongressen och påstod att han hade intervjuat ett 40-tal personer som varit inblandade i hemliga program som handlade om kraschade UFO:n.

Om människan kan skicka en sond till ett annat solsystem (i framtiden) varför skulle inte en annan civilisation (om de finns) kunna skicka en sond till vårt solsystem? En sådan sond skulle kunna ta sig till exempelvis asteroidbältet och där bilda upprätta en bas på någon av de ca 60000 asteroider som finns där och att vi skulle finna denna är nästan omöjligt bland alla dessa asteroider..

Alternativt så kan de ta sig en tur till jorden och komma in i vår atmosfär. Om de då observeras skulle det stämplas som ett "UFO". En civilisation som kan producera och skicka sonder skulle kunna skicka ut miljontals av dem på upptäcktsuppdrag över hela vintergatan.

Vissa kanske hävdar att sådana sonder bara kan existera om de följer fysikens och teknikens lagar som vi förstår dem idag och då skulle avståndet vara ett problem. Mänskligheten är dock en relativt ung civilisation och vår kunskap utvecklas ständigt. Är det verkligen så svårt att föreställa sig att en civilisation som  kanske är hundratusentals år äldre än vår skulle ha lärt sig mer om fysikens lagar och utvecklat annorlunda teknik mot den vi känner till?

Om en civilisation skulle utvecklas till artificiell intelligens (AI) skulle den kunna överleva i miljontals år. Detta skulle kunna innebära att den slentrianmässigt skulle betrakta en långsam resa till en grannstjärna som överkomligt även om dess teknik liknande vår egen.

Få astronomer kände sig imponerade av de amerikanska videor och regeringsrapporter som presenterades 2021. Det behövs betydligt bättre evidens och data än vad som hittills har presenterats. Att söka efter utomjordiska sonder på natthimlen är numera seriöst och nödvändigt. Ett nytt forskningsprogram, kallat ExoProbe  söker efter korta ljusblixtar från potentiella utomjordiska objekt med hjälp av flera teleskop. 

För att verifiera äktheten av varje blixt i skyn måste den observeras av minst två olika teleskop på jorden eller därute. Teleskop  åtskilda av hundratals kilometer, möjliggör att varje ljusblixt som orsakas av ett objekt i det inre av solsystemet kan mätas av parallax - den skenbara förändringen i ett objekts position sett från två olika punkter - och då kan avståndet till objektet beräknas.

ExoProbe-projektet använder egna metoder för att filtrera bort ljusblixtar från de miljontals fragment av rymdskrot och tusentals satelliter som belamrar himlen. Genom att lägga till ett teleskop som tar realtidsspektra (ljusets våglängdsfördelningar) av objekt i ett brett fält kan man analysera transienterna (svängningsförlopp av kort varaktighet) innan objektet försvinner ut i intet.

Slutligen, att öka antalet teleskop förbättrar noggrannheten ytterligare vid mätning av parallax och bestämning av objektets faktiska tredimensionella plats. I slutändan är målet att identifiera eventuella utomjordiska föremål  fånga dem och ta med dem tillbaka till jorden för vidare studier.

Men omkring 60 års sökande efter utomjordiska civilisationer i skilda radiofrekvenserna har inte gett några som helst svar på att de finns.

Inlägget ovan är en sammanställning av en artikel i https://theconversation.com

av  Beatriz Villarroel Forskarassistent i fysik, Stockholms universitet.

Bild Wikimedia Ufos över Liverpool 20 januari 2011. Ingen vet vad det är.

Fyndet av en uråldrig spöklik galax

 

James Webb Teleskopet fick syn på denna galax som ses som  en dimmig ljusfläck. Men även om denna galax knappt ens Webbteleskopet kan se innehåller bilden viktiga lärdomar för vår förståelse av det tidiga universum. Bilden ovan är på galaxen AzTECC71 som den såg ut endast 900 miljoner år efter Big Bang. Tiden då universums första stjärnor kom till och tiden långt innan vårt solsystem kom till.

Faktum är att till och med något så knappt synligt i bilden från vårt nyaste och mest känsligaste teleskop är spännande, beskriver studiens författare Jed McKinney vid University of Texas i Austin i ett uttalande. Bilden kan berätta för oss att det finns en  population av galaxer som vi tills nu inte känt till. Det kan betyda att det tidiga universum var mycket dammigare än man tidigare trott, beskriver forskarna vilket ger mer kunskap om hur universum utvecklats sedan Big Bang som skedde för ungefär 13,8 miljarder år sedan.

Forskningen ovan beskrivs i en artikel som publicerades i oktober i The Astrophysical Journal.

Bild https://www.space.com/ på galaxen AzTECC71 fotograferad av James Webb Space Telescope. (Bildkredit: J. McKinney/M. Franco/C. Casey/University of Texas i Austin)

Första asteroseismologiska studien av södra Bikupan.

 

Messier 44 (Bikupan, Praesepe, M44) även känd som NGC 2632 är en öppen stjärnhop i stjärnbilden Kräftan. Stjärnhopen  befinner sig 610 ljusår från jorden.

Den södra bikupan (södra delen av stjärnhopen)  upptäcktes för nästan tre århundraden sedan. Det är en ljusstark och ung stjärnhop på den södra delen  i stjärnbilden Kölen. cirka 1 300 ljusår bort med en nästan liknande metallicitet i stjärnorna som den i vår sol medan dess sammanlagda massa uppskattas till minst 100000  mer massa än vår sols.

Många observationer av den södra bikupan har genomförts. Men ingen asteroseismisk studie av detta kluster hade genomförts förrän nu. Det gjordes av  en grupp astronomer under ledning av Gang Li vid Catholic University Leuven (KU Leuven) i Belgien som använt NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ESA:s Gaia-satellit och den fibermatade Extended Range Optical Spectrograph (FEROS) vid ESO:s La Silla-observatorium i Chile för att utföra fotometriska och spektroskopiska observationer av stjärnhopen.

Vi valde ut de 301 av stjärnorna i hopen  i vårt urval. Vi analyserade ljuskurvorna i fullformatsbilder efter nästan kontinuerliga observationer under det första och tredje året av TESS-övervakning. Vi samlade in högupplösta spektra med hjälp av FEROS(fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph ) för g-mode-pulsatorerna, i syfte att bedöma Gaias effektiva temperaturer och gravitation och för att förbereda för framtida seismisk modellering, beskrev forskarna det. 

Observationerna som utfördes av Lis team avslöjade en mängd olika typer av variabla stjärnor i den södra bikupan. De identifierade 24 g-mode-pulsatorer (Gamma Doradus eller Slowly Pulsating B [SPB]-stjärnor), 35 Delta Scuti-pulsatorer, 147 stjärnor med ytmodulationer, fem förmörkelsedubbelstjärnor och tre stjärnor i huvudserien.

När det gäller Delta Scuti-stjärnorna fann astronomerna att deras amplitudspektra är välordnad när de sorteras efter temperatur. Det visade sig att i svalare stjärnor observerades en serie frekvenser på ungefär 21,07/dag, medan de varmare p-mode-pulsatorerna uppvisar ytterligare en serie frekvenstoppar cirka var 33:e/dag. 

Dessutom fann man i studien att Gamma Doradus-stjärnorna i hopen har en intern rotationshastighet som är så hög som 50 procent av deras kritiska värde medan SPB-stjärnorna (slowly pulsating B-type star  en pulserande variabel som är snarlik Beta Cephei-variablerna) uppvisar rotationshastigheter nära sin kritiska hastighet. Forskarna noterade att detta är betydligt snabbare än medelvärdet för de som observerats för enstaka pulsarer.  

De insamlade uppgifterna gjorde det också möjligt för teamet att härleda åldern och slutvärdet till 550 nm – åldern beräknades till 102 miljoner år respektive 0,53 mag.

Resultatet av studien, som publicerades den 28 november på pre-print-servern arXiv, avslöjar viktig information om egenskaperna och stjärninnehållet i denna stjärnhop.

Bild vikipedia Asteroseismologi. Olika oscillationslägen har olika känslighet för en stjärnas struktur. Genom att observera flera våglängder kan man därför delvis sluta sig till en stjärnas inre struktur.