En lösning av en exoplanetgåta

 

Astronomer från Tyskland och Schweiz har gjort en upptäckt som visar hur skillnaden i storleksfördelningen mellan exoplaneter av cirka två jordradier uppstår. Genom datorsimuleringar visar de att migration av isiga, så kallade sub-Neptune till de inre regionerna av ett planetsystem kan förklara fenomenet. När planeten närmar sig sin sol bildar den avdunstande vattenisen en atmosfär som får planeterna att se större ut än i sitt frusna tillstånd. Samtidigt förlorar mindre stenplaneter gradvis en del av sitt ursprungliga gashölje (atmosfär) vilket gör att deras radie krymper över tid under sin färd mot sin sol.

 – Bern-Heidelberg-gruppens teoretiska forskning har förbättrat vår förståelse av hur planetsystem bildas och hur de är sammansatta, förklarar Thomas Henning, chef för MPIA (Max Planck-institutet för astronomi i Heidelberg). Den aktuella studien är ett resultat av många års gemensamt arbete och ständiga förbättringar av  datamodeller.

De senaste resultaten kommer från beräkningar av fysikaliska modeller som spårar planetbildning och efterföljande utveckling. De omfattar processer i gas- och stoftskivorna som omger unga stjärnor och som ger upphov till nya planeter. Dessa modeller inkluderar uppkomsten av atmosfär blandning av olika slags gaser och radiell migration.

"Centralt för studien var vattnets egenskaper vid tryck och temperaturer som förekommer inuti planeter och i deras atmosfärer", förklarar Dr. Remo Burn vid MPIA. Att förstå hur vatten beter sig över ett brett spektrum av tryck och temperaturer är avgörande för datasimuleringar. Det är först under de senaste åren som denna kunskap har varit av tillräcklig kvalitet. Det är denna komponent som möjliggör en realistisk beräkning av sub-Neptunus beteende, vilket förklarar manifestationen av omfattande atmosfärer i varmare regioner.

Då en planet efter sitt bildande i vissa fall dras in mot sin sol av gravitationen finns en lägespunkt av balans där denna resa stannar av. Punkten där gravitationen hamnar i jämvikt med planetens rotation och ibland gravitationen från närliggande objekt som stoppar färden in mot solen.

Bild https://www.mpg.de  av en konstnärlig framställning av en exoplanet vars is på ytan förångas alltmer och bildar en atmosfär när den närmar sig planetsystemets centrala stjärna. Denna process ökar den uppmätta planetradien jämfört med det värde som planeten skulle haft vid sin ursprungliga plats. © Thomas Müller (MPIA.

Pärlband av stjärnor

 

NASA:s rymdteleskop Hubble har haft teleskopet riktat mot 12 interagerande galaxer som har långa, grodyngelliknande tidvattensvansar av gas, stoft och där finns en uppsjö av stjärnor. Genom Hubbleteleskopets skärpa och känslighet för ultraviolett ljus har avslöjats 425 hopar av nya stjärnor längs dessa svansar, som  liknar strängar av ljus. Varje stjärnhop innehåller så många som 1 miljon blå, nya stjärnor.

Kluster av stjärnor i tidvattensvansar har varit kända i årtionden. När galaxer växelverkar drar gravitationens tidvattenkrafter ut långa strömmar av gas och stoft.

Ett team av astronomer använde en kombination av nya observationer och arkivdata för att få fram åldrar och ett antal tidvattensvansstjärnhopar. De fann att dessa hopar av stjärnor är mycket unga endast 10 miljoner år gamla. Och de verkar bildas i samma takt längs svansarna (bestående av gas och stoft)  som sträcker ut sig tusentals ljusår.

– Det är en överraskning att se de unga stjärnorna i svansarna. Det säger oss en hel del om hur effektiv klusterbildning är, beskriver huvudförfattaren till studien Michael Rodruck Randolph-Macon högskola i Ashland, Virginia.

Svansarna ser ut som en galax spiralarm som sträcks ut i rymden. Den yttre delen av armen dras samman av gravitationen  mellan ett par interagerande galaxer.

Före sammanslagningarna var galaxerna rika på stoftmoln av molekylärt väte som helt enkelt kan ha förblivit inerta. Men då molnen knuffades och stötte i varandra under mötena komprimerades vätet till en punkt där det utlöste en storm av stjärnfödelse i de då bildade svansarna.

Ödet för dessa utsträckta stjärnhopar är osäkert. De kan förbli gravitationellt intakta och utvecklas till klotformiga stjärnhopar – liknande de som kretsar utanför Vintergatans plan (ex stora och lilla Magellanska molnet). Eller kan de skingras för att bilda en halo av stjärnor runt sin värdgalax eller kastas ut för att bli vandrande intergalaktiska stjärnor.

Rymdteleskopet Hubble är ett internationellt samarbetsprojekt mellan NASA och ESA. NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, förvaltar teleskopet. Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland, bedriver analys av Hubble- och Webbtelskopets insamlade bildmaterial . STScI drivs för NASA av Association of Universities for Research in Astronomy, i Washington, D.C.

Bild https://hubblesite.org/ Galaxen AM 1054-325.

Saturnus lilla isiga måne Mimas har ett hav under ytan

 

Mimas är en liten måne cirka 400 kilometer i diameter med en kraterrik yta. Inget som visar på ett hav under dess yta kan antydas", beskriver Dr Nick Cooper, medförfattare till en ny  studi och hedersforskare vid astronomienheten vid School of Physical and Chemical Sciences vid Queen Mary University of London.

 "Upptäckten av ett hav under isen lägger Mimas till en exklusiv klubb av månar med inre hav, där Enceladus och Europa är några men med en unik skillnad från dessa två: Mimas hav är anmärkningsvärt ungt endast ca 5 till 15 miljoner år gammalt. Existensen av ett nyligen bildat hav av vatten gör Mimas till ett utmärkt studieobjekt för studier för forskare som undersöker livets ursprung", förklarar Dr Cooper. Upptäckten möjliggjordes genom att analysera data från NASA:s rymdsond Cassini.  Cassini flög över Saturnus och dess månar i över ett decennium och tog mängder av foton. Genom att noggrant undersöka de subtila förändringarna i Mimas omloppsbana kunde forskarna sluta sig till att det finns ett dolt hav under ytan på månen och uppskatta dess storlek och djup.

Upptäckten har stor betydelse för vår förståelse av potentialen för liv bortom jorden. Det tyder på att även små, till synes inaktiva månar kan hysa dolda hav som kan stödja livsviktiga förhållanden. Detta öppnar upp spännande nya vägar för framtida utforskning vilket kan leda oss närmare svaret på frågan om vi ensamma i universum?

Bild vikipedia på Saturnus måne Mimas vilken enbart är ca 400 km i diameter men likväl har ett hav under sin isiga yta. fotograferad av Cassini 2005 (NASA)

Ett mycket stort utbrott på en stjärna som liknar vår sol

 

Astronomer har upptäckt ett extremt stort utbrott från en ung stjärna vilken blev mer än hundra gånger ljusstarkare på endast några timmar. Upptäckten ger ny insikt om hur unga solliknande stjärnor beter sig tidigt i sin utveckling och deras inverkan på utvecklingen av planeter som bildas i dess omgivning.

Det var forskare vid Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), en del av Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) som gjorde upptäckten med hjälp av Submillimeter Array (SMA) observationer av HD 283572, en stjärna som är 40 procent större än vår sol och som finns cirka 400 ljusår bort från oss. SMA är en rad teleskop på Mauna Kea på Hawaii speciellt utformade för att detektera millimetervåglängdssljus.

HD 283572 är mindre än 3 miljoner år gammal vilket innebär över tusen gånger yngre än vår sol. Ett forskarlag som leddes av Dr. Joshua Bennett Lovell, SAO-astronom och SMA-stipendiat vid CfA, använde SMA för att söka efter det stoftrika material som bildar nya planeter och som har ett svagt men detekterbart sken vid millimetervåglängder. Men de fann något helt annat.

"Vi blev förvånade över att se ett extraordinärt ljusstarkt utbrott från en ung stjärna", beskriver Lovell. "Utbrott vid dessa våglängder är sällsynta vi hade inte förväntat oss att se något annat än det svaga skenet från planetbildande stoft."

Stjärnutbrott kan öka en stjärnas ljusstyrka med tiotals eller hundratals gånger vid olika våglängder av ljus. När stjärnor roterar kan deras magnetfält laddas upp och utveckla områden med ökad magnetisk energi. Som en fjäder som lindas för hårt måste denna lagrade magnetiska energi så småningom frigöras. När det gäller stjärnor ger detta upphov till intensiva accelerationer av dess laddade partiklar, som spränger ut ur deras ytor.

HD-283572 verkade vilande i flera månader innan vi fick detta utbrott", beskriver Lovell. – Varje gång vi riktade SMA tillbaka mot stjärnan efter utbrottet såg vi ingenting. Våra fynd bekräftar att dessa utbrott är sällsynta vid millimetervåglängder, men att de kan vara extremt kraftfulla även från en ung stjärna.

Forskarlaget mätte energin hos HD 283572:s utbrott och fann att det under en 9-timmarsperiod frigjorde ungefär en miljon gånger mer energi än något millimeterutbrott som setts på vår sols närmaste stjärngrannar. Utbrottet rankas bland de kraftigaste av utbrott av detta slag som rapporterats.

Det var en enorm händelse motsvarande som att förbruka hela jordens kärnvapenarsenal på ungefär en millisekund om och om igen under nästan en halv dag, beskriver SAO-forskaren Dr Garrett Keating, andreförfattare till studien och en av SMA-projektets forskare. Om vi tar hänsyn till de våglängder av stjärnans ljus som SMA inte observerade, förväntar vi oss att den till och med kan ha varit många gånger än mer energirik, beskriver han.

Med endast ett skov upptäckt är det dock fortfarande oklart exakt vad som utlöste händelsen då inget finns att jämföra med.

Resultatet kommer att publiceras (ev har så skett nu) i The Astrophysical Journal Letters (ApJL) och artikeln finns redan nu tillgänglig på https://arxiv.org/abs/2402.01833

 De övriga författarna till artikeln är David Wilner, Sean Andrews och Ramprasad Rao, alla från CfA, Meredith MacGregor från Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland och Jonathan Williams från University of Hawaii at Manoa i Honolulu, Hawaii.

SMA drivs gemensamt av SAO och Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics (ASIAA) i Taiwan.

Bild https://www.cfa.harvard.edu/news på den ca 3 miljoner år gamla stjärnan HD 283572 som finns 400 ljusår bort under dess utbrott. Foto: CfA/Melissa Weiss.

I ett åskväder uppstår gammastrålning.

 

Med hjälp av rymdteleskop Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope är ett rymdbaserat teleskop avsett för kosmisk gammaastronomi.)  har NASA upptäckt utbrott av gammastrålning (gammastrålning är joniserande strålning av fotoner.) – några av de mest energirika slagen i universum av åskväder. Gammastrålning kommer annars vanligtvis från objekt med extrem fysik som neutronstjärnor och svarta hål.

Åskväder bildas när varm, fuktig luft nära marken börjar stiga och möter kallare luft. När den varma luften stiger kondenserar fukt till vattendroppar. De uppåtgående vattendropparna stöter på nedåtgående iskristaller och skalar av elektroner vilket skapar en statisk laddning i molnet. Toppen av åskmolnet blir då positivt laddat och botten negativt laddat vilket kan liknas vid de två ändarna av ett batteri. Till slut byggs de motsatta laddningarna upp tillräckligt för att övervinna den omgivande luftens isolerande egenskaper och blixtar uppstår. När dessa blixtars elektroner stöter på luftmolekyler avges en markbunden gammablixt, vilket innebär att åskväder skapar några av de största energiformerna av ljus i universum.

Men det är inte allt. Ett åskväder kan också producera antimateria. Detta sker ibland genom att en gammastråle tränger in i en atom och producerar en elektron och en positron som är en elektrons antimateria motsats. Forskare misstänker att blixten i ett åskväder omkonfigurerar molnets elektriska fält. I vissa fall gör detta att elektroner kan rusa mot den övre delen av åskmolnet med nästan ljusets hastighet. Det gör åskväder till de mest kraftfulla naturliga partikelacceleratorerna på jorden!

Bild https://www.pickpik.com/

Hubbleteleskopet och galaxen UGC 11105

 

Ovan ses den svagt lysande spiralgalaxen UGC 11105 som finns cirka 110 miljoner ljusår från jorden i stjärnbilden Herkules. Bilden är tagen av NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble.

Astronomer har olika sätt att kvantifiera hur ljusa himlakroppar är. Skenbar magnitud är en av dessa metoder. Den beskriver hur ljust ett objekt verkar för en observatör på jorden vilket inte är samma sak som att mäta hur ljust ett objekt faktiskt är; eller dess inneboende ljusstyrka. Den skenbara magnituden beror i hög grad på ett objekts närhet till jorden.

För att bättre förstå vad skenbar magnitud är så är exemplet gatlyktor lämpligt. Varje lyktstolpe avger lika mycket ljus, men ljuset från en gatlykta närmare dig ses mycket starkare än ett ljus flera kvarter bort. Detta fastän varje gatlykta har samma ljusstyrka är var och ens skenbara ljusstyrka annorlunda beroende på avståndet till betraktaren. Samma sak gäller stjärnor (vi tänker då stjärnor med samma ljusstyrka inte stjärnor av skilda storlek mm).

UGC 11105 har en skenbar magnitud eller ljusstyrka, på cirka 13,6 i det ljus som våra ögon är känsliga för, så kallat synligt (optiskt ljus). Men bilden ovan innehåller också ultraviolett data vilket gör att vi kan se våglängder bortom de som det mänskliga ögat kan se. På grund av sin närhet och vårt perspektiv här på jorden verkar solen vara cirka 14 tusen biljoner gånger ljusare än UGC 11105, trots att UGC 11105 är en hel galax innehållande miljarder stjärnor. Hubbles känslighet och läge ovanför jordens ljusförvrängande atmosfär gör det möjligt för Hubble att upptäcka utomordentligt ljussvaga objekt i synligt ljus, ultraviolett ljus och en liten del infrarött ljus (infrarött ljus däremot ses mycket bättre med James Webbteleskopet som är speciellt teleskop för detta lag av ljus).

Bild  https://science.nasa.gov  ljus både synligt och ultravioletta våglängder utgör denna bild från rymdteleskopet Hubble av spiralgalaxen UGC 11105. ESA/Hubble och NASA, R. J. Foley (UC Santa Cruz)

Asteroiden som slog ner nära Berlin den 21 januari 2024

 

Den officiella klassificeringen överensstämmer nu med vad många misstänkte efter att bara ha sett på bilderna av de märkliga meteoriterna som slog ner nära Berlin den 21 januari 2024.

"De var svåra att hitta eftersom de på avstånd ser ut som annan sten i terrängen", beskriver meteorastronomen Peter Jenniskens vid SETI-institutet.

Jenniskens reste från San Francisco till Berlin för att söka igenom fälten strax söder om byn Ribbeck tillsammans med Museum für Naturkunde (MfN) forskaren Dr. Lutz Hecht och guidade ett team av studenter och personal från MfN, Freie Universität Berlin, Deutches zentrum für Luft und Raumfahrt och Technische Universität Berlin dagarna efter fallet i sökandet.

"Även med fantastiska anvisningar från meteorastronomerna Dr. Pavel Spurný, Jiří Borovička ochLukáš Shrbený från det astronomiska institutet vid den tjeckiska vetenskapsakademin, som beräknade hur de starka vindar påverkat meteoriterna vid dess färd ner på jorden. De förutspådde att dessa kunde vara sällsynta enstatit-meteoriter baserat på ljuset från eldklotet men de var svåra att finna." beskriver Jenniskens. 

Till skillnad från andra meteoriter som har en tunn skorpa av svart glas bildad av värmealstringen vid nedfärden genom atmosfären har dessa meteoriter en mestadels genomskinlig glasskorpa.

"Vi upptäckte meteoriterna först efter att ett polskt team av meteoritjägare hade identifierat det första fyndet och kunde visa oss vad vi skulle leta efter", beskriver Jenniskens. "Efter det gjordes våra första fynd snabbt av Freie Universität-studenterna Dominik Dieter och Cara Weihe."

Meteoriterna är fragment av den lilla asteroiden 2024BX1  som först upptäcktes med ett teleskop vid Konkoly-observatoriet i Ungern av astronomen Dr. Krisztián Sárneczky, spårades och sedan förutspåddes träffa jordens atmosfär av NASA:s Scout och ESA:s Meerkat Asteroid Guard-system, för bedömning av kollisionsrisker, med uträkningar av Davide Farnocchia från JPL/Caltech som gav frekventa banuppdateringar och slutligen smällde de ner som ett ljust eldklot i atmosfären som sågs och filmades.

Jenniskens medarbetare på Museum für Naturkunde har nu officiellt meddelat att de första undersökningarna av en av dessa meteoriter med en elektronstrålemikrosond visar att den typiska mineralogin och kemiska sammansättningen är akondrit av aubriteslag. 

Detta resultat lämnades in till Meteoritical Societys internationella nomenklaturkommission den 2 februari 2024 för granskning och bekräftelse.

– Aubritesten ser inte ut som vad folk i allmänhet föreställer sig att meteoriter ser ut (svarta). Aubrite ser mer ut som en grå granit och består huvudsakligen av magnesiumsilikaterna enstatit och forsterit, beskriver Christopher Hamann vid Museum für Naturkunde som var med och indelade den första klassificeringen och även deltog i sökandet.

 – Den innehåller knappt något järn och den glasartade skorpan, som brukar vara ett bra sätt att känna igen meteoriter ser helt annorlunda ut än hos de flesta andra meteoriter. Aubriter är därför svåra att upptäcka i fält.

Bild vikipedia  Fragment från asteroiden 2024 BX1.