Uranus en märklig värld av is.

 

Uranus är den sjunde planeten från solen räknat. Det är en av solsystemets fyra jätteplaneter.

NASA:s James Webb Space Telescope riktades nyligen mot Uranus, planeten som i dag ses som en isjätte och snurrar sidriktat runt solen. Webb fångade Uranus (se ovan) dynamiska värld med sina ringar, månar, stormar och andra atmosfäriska funktioner – inklusive ett säsongsbetonat polartäcke. Bilden bygger på en tvåfärgsversion som släpptes tidigare under 2023 och lägger till ytterligare våglängder i bilden och får då ett mer detaljerat utseende.

Webbteleskopet kunde fånga Uranus svaga inre och yttre ringar, inklusive den svårfångade Zeta-ringen – den extremt svagt lysande och diffusa ringen närmast planeten. Den avbildade också flera av planetens 27 kända månar och  några av de små månarna inuti ringarna.

I synliga våglängder som fotograferades av Voyager 2 på 1980-talet framträdde Uranus som en lugn, solid blå boll. I infraröda våglängder avslöjar Webbteleskopet nu istället en märklig och dynamisk isvärld fylld av atmosfäriska egenskaper.

En av de mest slående av dessa egenskaper är planetens säsongsbetonade molntäcke vid nordpolen. Jämfört med Webbs bilder från tidigare under 2023 är vissa detaljer på dess nordpol lättare att se på de senaste bilderna. Ex den ljusa, vita, inre toppen och den mörka bottnen av polartäcket mot de lägre breddgraderna.

Flera kraftiga stormar kan ses nära och under polartäckets södra gräns. Antalet stormar och hur ofta och var de dyker upp i Uranus atmosfär kan bero på en kombination av säsongs- och meteorologiska effekter.

Polartäcket verkar bli mer framträdande när planetens pol pekar mot solen och närmar sig solståndet och då får mer solljus. Uranus når sitt nästa solstånd 2028  astronomer ska då söka eventuella förändringar i strukturen i dessa egenskaper. Webb kommer att hjälpa till att reda ut de säsongsmässiga och meteorologiska effekter som påverkar Uranus stormar vilket är avgörande för att astronomerna att förstå planetens komplexa atmosfär.

Eftersom Uranus snurrar på sidan med en lutning av cirka 98 grader har den de mest extrema årstiderna i solsystemet. Under nästan en fjärdedel varje år på Uranus ( ett helt år är 84 år) skiner solen över en av polerna och kastar den andra halvan av planeten in i en mörk 21 år lång vinter.

Med Webbs oöverträffade infraröda upplösning och känslighet ser astronomer nu Uranus och dess unika egenskaper med i bättre skärpa  än tidigare. Dessa detaljer, särskilt den av den närliggande Zeta-ringen (den innersta ringen)  kommer att vara ovärderliga för att planera framtida uppdrag till Uranus.

Bild https://webbtelescope.org/

Det kan finnas ett svart hål inuti solen.

 

Om ett svart hål slukade vår sol skulle vi ha ungefär 8 minuter på oss innan det uppmärksammas av oss och vi försvinner in i historien. Men anta istället att solen svalde ett litet ursprungligt svart hål? Då blir saker och ting intressanta.

Ursprungliga svarta hål är hypotetiska svarta hål som bildades under universums första tid. Till skillnad från svarta hål med stjärnmassa eller supermassiva svarta hål skulle ursprungliga svarta hål vanligtvis vara små med en massa som är ungefär lika stor som en asteroid till en storlek mindre än en baseboll. De dyker upp i vissa teoretiska modeller och har använts för att försöka förklara allt från mörk materia till en avlägsen planet X. Många modeller visar att ursprungliga svarta hål är vanliga och blir det oundvikligt att en stjärna så småningom skulle fånga ett. Stjärnor med ett svart hål i sitt centrum kallas Hawkingstjärnor (det är teoretiska stjärnor).

Som artikeln i arXiv visar skulle ett infångat ursprungligt svart hål till en början nästan inte ha någon effekt alls på en solliknande stjärna. Jämfört med solens massa kan en asteroids massa lika gärna vara ett dammkorns. Även om det var ett svart hål skulle det inte snabbt kunna konsumera mycket av solen och växa till sig. Men det skulle påverka saker och ting över tid. Ett svart hål i en stjärna skulle förbruka materia i stjärnans kärna och växa med tiden. Om det kunde växa snabbt på en kosmologisk skala, skulle den kunna sluka en stjärna helt och hållet. Om inte, kan det däremot påverka stjärnans utveckling och slut.

 Studien visar att det till stor del handlar om den ursprungliga storleken på det ursprungliga svarta hålet. För de som befinner sig i det största massområdet som inte utesluts av observationer, omkring en miljarddel av en solmassa, skulle de i princip kunna sluka en stjärna på mindre än en halv miljard år. Om detta har hänt borde det finnas svarta hål med solmassa där ute som är för små för att ha bildats från supernovor likt traditionella svarta hål.

Om det ursprungliga svarta hålet är mycket mindre, säg mindre än en biljondel av en solmassa, blir saker och ting mer komplicerade. Det lilla svarta hålet skulle förtära en del materia inuti stjärnan, men inte i snabb takt. Det skulle däremot värma upp solen mer än enbart fusion gör. Som ett resultat av detta skulle en stjärna kunna svälla till en "röd sol" som skulle vara kallare och rödare än vanliga röda jättestjärnor. All denna turbulens i kärnan kan då också påverka aktiviteten på stjärnans yta. Effekterna skulle vara subtila men författarna till artikeln föreslår att närvaron av ett ursprungligt svart hål skulle kunna ses genom stjärnseismologi.

Baserat på helioseismologiska studier författarna insett att det  nästan säkert inte finns ett svart hål i vår sol. Om det likväl finns skulle det vara ytterst litet.

Men kanske finns det några Hawking-stjärnor där ute som vi finner en dag.

Inlägget är sammanfattning  av en artikel i https://www.universetoday.com vilken i sin tur är en sammanfattning av en artikel i arxiv.

Caplan, Matthew E., Earl P. Bellinger, and Andrew D. Santarelli. “Is there a black hole in the center of the Sun?” arXiv preprint arXiv:2312.07647 (2023

Bild vikipedia. Solens beräknade livscykel illustrerad som en tidslinje med solens olika faser.

Kan vi tala med valar bör vi kunna tala med aliens

 

Ett team forskare vid SETI-institutet, University of California Davis och Alaska Whale Foundation har haft ett nära möte med en icke-mänsklig (vattenlevande) intelligens. Whale-SETI-teamet har studerat knölvalars kommunikationssystem i ett försök att utveckla ett filter i sökandet efter att förstå utomjordisk intelligens i detta fall att förstå knölvalars konversation . Som svar på ett inspelat kontaktrop från en knölval som spelades upp i havet via en undervattenhögtalare, närmade sig en knölval som gavs namnet Twain som cirklade runt teamets båt, samtidigt som han svarade på valens "hälsningssignal".

 Under det 20 minuter långa utbytet svarade Twain på varje uppspelningsanrop och matchade intervallvariationerna mellan varje signal.

En beskrivning och analys av mötet finns i ett färskt nummer av tidskriften Peer J. med titeln: “Interactive Bioacoustic Playback as a Tool for Detecting and Exploring Nonhuman Intelligence: “Conversing” with an Alaskan Humpback Whale.”." "Vi tror att detta är det första kommunikativa utbytet av detta slag mellan människor och knölvalar på knölvalarnas språk", beskriver huvudförfattaren till studien Dr. Brenda McCowan från U.C. Davis. Knölvalar är extremt intelligenta och har komplexa sociala system. Ex tillverkar de verktyg - nät av bubblor för att fånga fisk - och kommunicerar i stor utsträckning med sång och sociala läten, skriver medförfattare Dr. Fred Sharpe från Alaska Whale Foundation.

På grund av nuvarande begränsningar i teknik är ett viktigt antagande i sökandet efter utomjordisk intelligens att utomjordingar kommer att vara intresserade av att få kontakt och därför rikta in sig på mänskliga mottagare. Detta viktiga antagande stöds av knölvalarnas beteende, skriver Dr. Laurance Doyle vid SETI-institutet, en av författarna till artikeln.

På samma sätt som man studerar Antarktis som en ersättning (vid studier) för Mars, studerar Whale-SETI-teamet intelligenta, markbundna, icke-mänskliga kommunikationssystem för att utveckla filter som kan tillämpas på alla utomjordiska signaler som tas emot. Informationsteorins matematik för att kvantifiera kommunikativ komplexitet - (t.ex. regelstruktur inbäddad i ett mottaget meddelande) används.

Medförfattare till artikeln var Dr. Josie Hubbard, Lisa Walker och Jodi Frediani, med specialitet inom djurintelligens som analys av knölvalars sång respektive fotografering och analys av beteende hos knölvalar. En andra artikel från teamet kommer snart att finnas tillgänglig om knölvalars icke-ljudkommunikativa beteende dess konstruktion av bubbelringar gjorda i närvaro av (och möjligen för) människor. Författarna vill tacka Templeton Foundation Diverse Intelligences Program för dess ekonomiska stöd till detta arbete.

Bild vikipedia Knölval. Här syns de vårtor som finns i stor mängd runt underkäken och munnen samt de långa bröstfenorna.

Viktig ingrediens för liv hittad på månen Enceladus.

 

En av Saturnus månar, ismånen Enceladus är cirka 500 kilometer i diameter, vilket motsvarar en knapp sjättedel av vår månes diameter.

I en ny studie visas  från data som NASA:s Cassini samlade in vid Saturnus isiga måne under sina överflygningar 2005, 2008, 2010, 2011 och där bevis för en viktig ingrediens för liv och en överladdad energikälla för att driva det hittades.

Forskare har vetat att de gigantiska plymer av iskorn och vattenånga som kastas ut från Saturnus måne Enceladus är rika på organiska föreningar av vilka några är viktiga för livet som vi känner det. Nu har forskare som analyserat data från NASA:s Cassini-uppdrag upptäckt bevis för möjligt liv där, ett steg längre: De har hittat en stark bekräftelse på att här finns vätecyanid, en molekyl som är nyckeln till livets uppkomst.

Forskarna upptäckte också bevis för att havet som finns under månens isiga yttre skal och kastas ut i plymer (gejsrar), innehåller en kraftfull källa till kemisk energi. Energikällans ursprung är hittills oidentifierad men gejsrarna består av flera organiska föreningar, varav en del finns på jorden och här  fungerar som bränsle för organismer.

Studiens resultat publicerades torsdagen den 14 december i Nature Astronomy, tyder på att det kan finnas mycket mer kemisk energi i denna måne än man tidigare trott. Ju mer energi som finns tillgänglig desto mer sannolikt är det att liv kan föröka sig och upprätthållas i dess hav under ytan.

Vårt arbete ger ytterligare bevis på att Enceladus har några av de viktigaste molekylerna för att både skapa livets byggstenar och upprätthålla det livet genom metaboliska reaktioner, beskriver huvudförfattaren Jonah Peter, doktorand vid Harvard University som utförde mycket av forskningen medan han arbetade vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Enceladus verkar inte bara uppfylla de grundläggande kraven för liv vi har nu även en uppfattning om hur komplexa biomolekyler som kan bildas där och vilken typ av kemiska vägar som kan vara inblandade, tillägger Peter.

Bild vikipedia av Enceladus tagen av Cassinifarkosten vid dess besök över Enceladus okänt vilket av dem.

Spektroskopiska data från atmosfäriskt "green ghost".

 

Astronomer från Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC, Glorieta de la Astronomía och Universitat Politécnica de Catalunya har för första gången fångat spektroskopidata ur ett mesosfäriskt grönt sken.

Upptäckten beskrivs i en artikel som publicerats i tidskriften Nature Communications där gruppen beskriver sitt årslånga arbete med att samla in data till målet att förklara naturen hos atmosfäriska gröna sken och hur de till slut lyckades med detta.

Tidigare forskning har visat att det under vissa åskväder uppträder atmosfäriska fenomen som kallas sprites ovan åskblixtarna. Tidigare forskning har också visat att sprites är elektriska urladdningar, vanligtvis visade som röd-orange blixtar i olika former vilket innebär att de tekniskt sett är en typ av blixtar. De är kända i vetenskapsvärlden som transient luminous events (TLE).

2019 upptäckte en medborgarforskare vid namn Hank Schyma då han videoinspelade  en TLE att han också hade fått med ett grönaktigt sken ovanpå denna TLE. Han lade upp sin video på YouTube där videon uppmärksammades av professionella skywatchers. Sedan dess har både amatörer och professionella videografer lyckats fånga dessa "green ghosts", som de kallas. En del hade fångats på video innan Schymas inlägg men ingen hade reagerat på att detta var ett icke undersökt fenomen.

Efter spekulationer i forskarvärlden blev konsensus att dessa green ghosts sannolikt  var  upplivade  syreatomer. Medlemmarna i forskarlaget i den nya studien lät sig dock inte övertygas utan bestämde sig för att samla in spektroskopiska data från en green ghost för att försöka förstå vad i  atmosfären som bidrog till att det skapats.

På grund av deras sällsynthet tog det forskarna nästan fyra år att uppnå målet. Målet nåddes natten till den 21 september 2019t när teamet riktade sin enhet mot en TLE över Medelhavet. Och även om teamet inte kunde fånga fotografiska bevis på detta green ghosts, visade deras utrustning ett sken i det gröna spektrumet som varade i mer än 500 millisekunder mycket längre tid än en TLE varar.

De fann i skenet bevis för nickel, järn och kväve utöver syre vilket tyder på att green ghosts är ett resultat av meteorologisk ytförändring av interplanetära stoftpartiklar som rör sig i atmosfären med hög hastighet.

Bild  https://phys.org/ (själv ser jag inte den gröna nyansen) av en sammansatt bild av manetspriten (röd). Spaltprojektionen överlagras som en gul linje. b) Medelvärdet (staplade) av videobildrutor med airglow-bakgrund under 10 sekunder före och efter sprite-tiden visar en bandad struktur som  tolkas som sannolikt orsakad av modulering av hydroxyl (OH*) airglow-skiktet av gravitationsvågor. Källa: Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-42892-1

Webbteleskopet fann en mycket liten brun dvärg

 

Bruna dvärgar är stjärnobjekt som har en massa mindre än de lättaste stjärnorna och större än de tyngsta gasjättarna. Massan är för låg för att kärnreaktioner av väte i dess inre skall kunna komma igång och en stjärna bildas. De kallas misslyckade stjärnor (misslyckade stjärnbildningar som varken är stjärnor eller gasjättar).

Vilka är de minsta stjärnorna? Det är vad vi försöker svara på, skriver Kevin Luhman, huvudförfattare till en ny studie vid Pennsylvania State University.

I sökandet efter bruna dvärgar valde Luhman och hans kollega, Catarina Alves de Oliveira, att studera stjärnhopen IC 348, som finns cirka 1 000 ljusår bort i rikting mot en stjärnhop där stjärnor bildas just nu och som finns i riktning mot stjärnbilden Perseus. Denna hop är bara cirka 5 miljoner år gammal. Det innebär att alla bruna dvärgar här fortfarande borde vara relativt ljusstarka och ses i infrarött ljus och glöda genom värmen från dess bildande och här borde det finnas små stjärnor.

Teamet avbildade först mitten av hopen med hjälp av Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) för att söka efter bruna dvärgkandidater utifrån deras ljusstyrka och färger. De följde sedan upp de mest lovande målen med hjälp av Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) microshutter array.

Webbs infraröda känslighet gjorde det möjligt för teamet att upptäcka mer svaglysande objekt än man kan göra från markbaserade teleskop. Dessutom gjorde Webbs skarpa instrument det möjligt att avgöra vilka röda objekt man såg som var bruna dvärgar och vilka som var sken från bakgrundsgalaxer.

Denna rensningsprocess ledde till tre spännande objekt som vägde tre till åtta Jupitermassor med yttemperatur från 830 till 1 500 grader Celsius. Den minsta av dessa väger bara tre till fyra gånger Jupiter enligt data.

Att förklara hur en så liten brun dvärg kan ha bildats är teoretiskt utmanande. Ett tungt och tätt gasmoln har tillräckligt med gravitation för att kollapsa och bilda en stjärna. Men på grund av dess svagare gravitation borde det vara svårare för ett litet moln att kollapsa för att bilda en brun dvärg och det gäller särskilt till bruna dvärgar med massa som en jätteplanet.

Det är ganska lätt i nuvarande teori att förstå hur jätteplaneter skapas i en damm- och gasskiva runt en stjärna, beskriver Catarina Alves de Oliveira vid ESA (European Space Agency) huvudforskare för observationsprogrammet. Men i den här hopen är det osannolikt att det här objektet bildades i en skiva blev en stjärna. Tre Jupitermassor är 300 gånger mindre än vår sols massa. Så vi måste fråga oss, hur fungerar stjärnbildningsprocessen vid så små massor?

Förutom att ge ledtrådar om stjärnbildningsprocessen kan små bruna dvärgar även hjälpa astronomer att bättre förstå exoplaneter. De minst massiva bruna dvärgarna överlappar de största exoplaneterna. Därför kan de förväntas ha liknande egenskaper. En fritt svävande brun dvärg är dock lättare att studera än en gigantisk exoplanet eftersom den senare är gömd i skenet från sin sol.

Två av de bruna dvärgar som identifierats i denna kartläggning visar den spektrala signaturen av ett oidentifierat kolväte eller molekyl som innehåller både väte- och kolatomer. Samma infraröda signatur upptäcktes även av NASA:s Cassinisond från Saturnus måne Titans atmosfär. Kolvätet har också setts från gas mellan stjärnor.

Det här är första gången vi har upptäckt den här molekylen i atmosfären i ett objekt utanför vårt solsystem, förklarar Alves de Oliveira. Modeller för bruna dvärgatmosfärer förutsäger att det finns här. Men här ser vi på objekt med lägre åldrar och lägre massa än vi någonsin gjort tidigare och vi ser något nytt och oväntat.

Eftersom objekten ligger väl inom massan hos jätteplaneter väcker det frågan om de verkligen är bruna dvärgar eller om de är fria planeter som kastats ut från planetsystem och svävar ensamma i rymden. Även om teamet inte kan utesluta det senare hävdar de att det är mycket mer sannolikt att det är en brun dvärg än en utkastad planet. 

En utkastad jätteplanet är osannolik av två skäl. För det första är sådana planeter ovanliga. För det andra är stjärnor med låg massa och jätteplaneter sällsynta bland platser där stjärnor just nu bildas. Som ett resultat av detta är det osannolikt att de flesta av stjärnorna i stjärnhopen IC 348 (som är stjärnor med låg massa) är kapabla att producera så massiva planeter och kasta ut dem ur sin bana. Då hopen bara är 5 miljoner år gammal, har det förmodligen inte funnits tillräckligt med tid för jätteplaneter att bildas och sedan kastas ut ur sina system.

Bild vikipedia.

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.