En tidig men avslocknad galax har upptäckts

 

Med hjälp av James Webb Space Telescope har ett internationellt team av astronomer under ledning från University of Cambridge upptäckt en "död" galax vid tiden då universum bara var 700 miljoner år gammalt, den äldsta galaxen av detta slag som någonsin observerats.

En död galax innebär en galax där det inte längre bildas nya stjärnor.

Galaxen har uppkommit snabbt och slutat lika snabbt med att bilda nya stjärnor. Det är dock oklart om galaxens "lugna" tillstånd är tillfälligt eller permanent och vad som orsakade att stjärnbildningen avslocknade.

Resultatet av upptäckten ska publiceras i tidskriften Nature och ger viktig data till  astronomer att förstå hur och varför galaxer slutar bilda nya stjärnor och om de faktorer som påverkar stjärnbildning har förändras under årmiljarderna.

– De första hundra miljoner åren av universum var en mycket aktiv fas, med massor av gasmoln som kollapsade och bildade nya stjärnor, beskriver Tobias Looser från Kavliinstitutet för kosmologi som är  artikelns huvudförfattare. "Galaxer behöver en rik tillgång på gas för att bilda stjärnor, och det tidiga universum var fullt av gas"

– Det är först senare i universums historia vi börjar se att det i en del galaxer slutas bilda stjärnor, vilket kan bero på ett svart håls indragning av gas eller något annat, säger Francesco D'Eugenio, medförfattare till studien även han från Kavliinstitutet.

– Vi söker  efter fler galaxer som den här i det unga universum för att hjälpa oss att sätta vissa begränsningar för hur och varför galaxer slutar bilda nya stjärnor, beskriver Francesco D'Eugenio, medförfattare till studien. Det kan vara så att galaxer i det tidiga universum slutar producera stjärnor men vaknar till liv igen – vi behöver fler observationer för att ta reda på det.

Forskningen stöddes delvis av European Research Council, Royal Society och Science and Technology Facilities Council (STFC), en del av UK Research and Innovation (UKRI).

Troligen tog gasmolnet i galaxen slut så inte fler stjärnor kunde bildas men efter några miljarder år då supernovor kanske uppstod kunde stjärnbildning ske igen  eller om galaxen hamnade i ett gasmoln.

Bild https://www.cam.ac.uk/

Månlandaren Odysseus (känd som Odie) landade på månens yta lastad med musik och konst den 22 februari 2024.

 

Månlandaren Odysseus (Odie) landade på månens yta den 22 februari vilket blev första gången USA har landat med en farkost på månen på över 50 år och det är den första kommersiella månlandare som framgångsrikt landat på månen.

 Tillsammans med en vetenskaplig nyttolast har farkosten  med sig konst och ett forskningsinstrument, SETI-institutets Artist in Residence (SETI AIR), Felipe Pérez Santiagos Earthling Project, en samling globala musikaliska kompositioner som representerar jordens kulturella mångfald plus bilder på konstverk. Intuitive Machines är företaget som byggt Odie och det var en SpaceX Falcon 9-raket sköt upp den.

 Uppdraget är ett av flera som NASA kontrakterat som en del av sitt CLPS-program (CommercialLunar Payload Services). 

Utöver de tekniska och vetenskapliga linstrumeneten är det anmärkningsvärda att uppdraget inkluderar en konstnärlig komponent, Earthling Project i sin nyttolast. Denna inkludering belyser vikten av att föra vårt kulturella och konstnärliga arv ut i rymden vilket understryker att vår expansion i kosmos inte bara är en vetenskaplig eller en politisk strävan utan en holistisk representation av mänsklighetens kollektiva kunskap och kreativitet.

"Earthling Project, påbörjades 2019 som en idé från Santiago i samarbete med Dr. Jill Tarter is Chair Emeritus for SETI Research at the SETI Institute in Mountain View, California med ett globalt team av talanger och ligger i linje med Arch Mission Foundations mål. Denna ideella organisation fokuserar på att bevara mänsklig kunskap för framtida generationer med Earthling Project som nu ingår i deras Lunar Library - ett oförstörbart arkiv som nu finns på månen genom Odie. Earthling Project samlade in röster från 10 000 personer som valde ut de musikaliska kompositioner som skickades med Odie.

Vem vet arkiv av skilda slag kanske är betydligt säkrare än på Jorden.

Bild NASA 

Planetbildningen kring dussintals stjärnor

 

Bilderna ovan visar den extraordinära mångfalden av planetbildande skivor som även kan ses i utvecklade planetsystem. "Några av skivorna visar enorma spiralarmar, förmodligen drivna genom planeternas komplicerade rörelser", beskriver Christian Ginski, lektor vid University of Galway, Irland, och huvudförfattare till en av tre artiklar som publicerats i dagarna i Astronomy & Astrophysics.

”Skivor visas som ringar och breda gap som formats under planetbildningen, medan andra skivor verkar jämna och nästan avsomnande i aktivitet", tillägger Antonio Garufi, astronom vid Arcetri Astrophysical Observatory, Italienska nationella institutet för astrofysik (INAF) och huvudförfattare till en av artiklarna.

Forskarna studerade totalt 86 stjärnor i tre stjärnbildningsområden i Vintergatan i stjärnbilderna Taurus (Oxen) och Chamaeleon I (Kameleonten), båda stjärnbilderna finns cirka 600 ljusår från jorden och utöver det i Orionnebulosan (ett gasrikt moln)  cirka 1 600 ljusår från oss där flera unga stjärnor massivare än solen har bildats och planeter nu bildas. Observationerna samlades in av ett stort internationellt forskarlag med deltagare från mer än tio länder.

Astronomerna kunde dra flera viktiga slutsatser från datamängden som samlades in. Exempelvis fann de i Orion att stjärnor i grupper om två eller fler var mindre benägna att bilda stora planetbildande skivor. Detta är ett intressant resultat då de flesta stjärnor är dubbelstjärnor. De oregelbundna skivorna i denna region antyder att massiva planeter är inbäddade i dessa protoplanetära skivor vilket kan vara orsaken till skivors skeva former.

Även om protoplanetära skivor kan vara hundratals gånger större än avståndet mellan jorden och solen gör deras stora avstånd på hundratals ljusår från oss att de framstår som nålstick på natthimlen. För att observera skivorna använde astronomerna det avancerade SPHERE-instrumentet (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) på ESO:s VLT (very large telescope) . SPHERE:s toppmoderna adaptiva optiksystem korrigerar för jordatmosfärens störande effekter vilket ger skarpa bilder av skivorna. Därmed kunde forskarna avbilda skivor runt stjärnor med massor som inte ens var hälften av solens och som därför är för svaga för de flesta andra instrument som finns i dag.

Ytterligare data erhölls med hjälp av instrumentet X-shooter på VLT, som gjorde det möjligt att bestämma stjärnornas åldrar och massor. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där ESO är en partner som bidrog med data om mängden stoft som omger vissa av stjärnorna.

Bild https://www.eso.org/public/sweden/news/eso2405/  Citat ”I en serie studier har en forskargrupp kastat nytt ljus över de fascinerande och komplexa processer som sker när planeter bildas. De fantastiska bilderna, tagna med Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) i Chile, representerar en av de största undersökningarna som någonsin genomförts av planetbildande skivor. Forskningsprojektet har sammanställt observationer av mer än 80 unga stjärnor kring vilka planeter kan bildas. De ger astronomerna en enorm mängd data och unika insikter om hur planeter uppstår i olika delar av vår galax” slut citat.

Hur svarta hål växer och nya stjärnor bildas

 

När supermassiva svarta hål är aktiva har de en avgörande roll för hur galaxer utvecklas. Fram tills nu har man ansett att tillväxten utlöses av den våldsamma kollisionen mellan två galaxer som smälter samman. Men ny forskning ledd från University of Bath tyder på att galaxsammanslagningar inte räcker för att driva ett svart hål – en reservoar av kall gas i mitten av galaxen behövs också.

Den nya studien, som publicerats i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, tros vara den första som beskriver användning av AI  för att klassificera galaxkollisioner med det specifika syftet att utforska förhållandet mellan galaxkollision, supermassiv ansamling av svarta hål och stjärnbildning.

Hittills har koncentrationer av svarta hål klassificerats (ofta felaktigt) enbart genom mänsklig observation. Under större delen av sin tid är svarta hål icke aktiva fast materia kretsar runt dem. Materia som har liten inverkan på galaxen som helhet. Men under korta faser i tid (korta endast på en astronomisk skala troligen varar de miljoner till hundratals miljoner år) sker stark gravitation som drar stora mängder gas till det svarta hålet (en händelse som kallas ackretion), vilket resulterar i en ljusstark skiva som i ljusstyrka kan överglänsa galaxen.

Det är dessa korta aktivitetsfaser som är viktigast i galaxers utveckling, eftersom de enorma mängder energi som frigörs från ackretionsskivan kan påverka att många stjärnor bildas i galaxen. Av goda skäl är därför en av de största utmaningarna inom astrofysiken att fastställa vad som får en galax att röra sig mellan sina två tillstånd – vilande och stjärnbildande.

Bild https://freerangestock.com/

Är galaxen GN-z11 den yngsta galax som upptäckts och den första med helium- vätestjärnor?

 

Med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope har två forskarlag studerat den ljusstarka galaxen GN-z11, som existerade redan när vårt 13,8 miljarder år gamla universum enbart  var cirka 430 miljoner år gammalt. De fann de  tydliga bevis på att galaxen har ett centralt, supermassivt svart hål som snabbt drar till sig materia. Upptäckten gör detta till det mest avlägsna aktiva supermassiva svarta hål som upptäckts hittills.

– Vi fann extremt tät gas något som är vanlig i närheten av supermassiva svarta hål som samlar in gas, beskriver Roberto Maiolino vid Cavendish Laboratory och Kavli Institute of Cosmology vid University of Cambridge i Storbritannien.

Med hjälp av Webb fann teamet även indikationer på joniserade kemiska grundämnen som vanligtvis observeras nära växande supermassiva svarta hål. Dessutom upptäckte de en mycket kraftfull vind som drivs ut ur galaxen. Sådana höghastighetsvindar drivs vanligtvis av processer som är förknippade med kraftigt växande supermassiva svarta hål.

"Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) avslöjade en central, kompakt källa vars färger överensstämmer med färgerna av en ackretionsskiva som omger ett svart hål", beskriver forskaren Hannah Übler, också vid Cavendish Laboratory och Kavliinstitutet. Sammantaget visar detta att GN-z11 är värd för ett supermassivt svart hål med en solmassa på 2 miljoner solmassor i en mycket aktiv fas av konsumerande materia vilket är anledningen till att galaxen är så ljusstark.

Ett andra team, även detta under ledning av Maiolino använde Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) och fann en gasformig klump av helium i halon som omger GN-z11.

"Det faktum att vi inte ser något annat än helium tyder på att den här klumpen måste vara ganska orörd", beskriver Maiolino. "Detta är något som förväntats i teori och simuleringar i närheten av särskilt massiva galaxer från denna första tid - att det skulle finnas fickor av orörd gashalon vilka kan kollapsa och bilda Population III-stjärnhopar."

Den första generationen stjärnor som bildats nästan helt av väte och helium – är ett av de viktigaste målen för modern astrofysik (att bevisa existensen av). Dessa stjärnor förväntas vara mycket massiva, mycket ljusstarka och mycket heta. Deras förväntade signatur i spektra är närvaron av joniserat helium och frånvaron av kemiska grundämnen  tyngre än helium.

Bildandet av de första stjärnorna och galaxerna markerar ett fundamentalt skifte i den kosmiska historien, under vilken universum utvecklades från ett mörkt tillstånd till den mycket strukturerade och komplexa miljö vi ser idag genom återjonisering och därefter bildandet av andra generationen stjärnor av det slag som vår sol med skiftande grundämnen.

I framtida Webb-observationer kommer Maiolino, Übler med team att utforska GN-z11 mer på djupet och hoppas då kunna stärka bevis på Population III-stjärnorna i dess halo.

Forskningen på den orörda gasklumpen i GN-z11:s halo kommer( eller är nu) att publiceras i  Astronomy & Astrophysic.

Bild https://webbtelescope.org/  GOODS-North Field

Nästa gång ett objekt som Oumuamua dyker upp är vi bättre förberedda

 

Oumuamua var det första interstellära objektet som vi upptäckte i vår närhet som observerats av astronomer. Man hann dock  inte undersöka objektet då det kom som en överraskning och snabbt tog en väg in och ut ur solsystemet  diskussionerna blev sedan om det var en främmande farkost eller en asteroid. Ännu  är det inte bevisat vad det var.

Med tanke på 'Oumuamuas ovanliga natur  och den information som ISO-filer kan avslöja om avlägsna stjärnsystem, är astronomer angelägna om att få en närmare titt på framtida besökare från den interstellära rymden.

Flera förslag lagts fram för interceptor-rymdfarkoster som skulle kunna genskjuta framtida objekt och studera dem. I en ny artikel av ett team från Southwest Research Institute (SwRI) studerade Alan Stern och hans kollegor möjliga koncept och rekommenderade ett specialbyggt ISO-förbiflygningsuppdrag som kallas Interstellar Object Explorer (IOE).

De visar också hur dessa uppdrag skulle kunna utföras med en blygsam budget med nuvarande rymdfartsteknik. Baserat på dessa vetenskapliga mål listade Stern och hans kollegor vilka instrument IOE skulle behöva. Dessa inkluderar:

En pankromatisk kamera som tar bilder av synlig våglängd och bågsekundsvinkelupplösning och högt dynamiskt omfång

En kamera för synlig våglängd med tre filter (min) och en infraröd bildspektrometer som spänner över våglängdsområdet 1–2,5 um (eventuellt upp till 4 um) med en upplösningsförmåga på minst 100

En ultraviolett (UV) spektrometer som spänner över våglängdsområdet 700–1970 ångström (Å) med en spektralupplösning på minst 20 Å

En pankromatisk kamera för synliga ljusvåglängd och UV- och infraröda bildspektrometrar

Studien genomfördes av Alan Stern, huvudforskare för NASA:s New Horizons-uppdrag, och hans kollegor vid Southwest Research Institute (SwRI) i Boulder, Colorado. Detta inkluderade Principal Scientist Silvia Protopapa, chefen Matthew Freeman, forskaren/regissören Joel Parker och systemingenjören Mark Tapley. De fick sällskap av Cornell Research Associate Darryl Z. Seligman och Caden Andersson, forskare vid Colorado-baserade företaget Custom Microwave Inc. (CMI). Deras artikel publicerades den 5 februari 2024 i tidskriften Planetary and Space Science.

Bild vikipedia (ESO/M. Kornmesser & nagualdesign) Konstnärs återgivning av 1I/ʻOumuamua.  

Vatten upptäckt i protoplanetär skiva runt stjärnan HL Tauri

 

Forskare har hittat vattenånga i den protoplanetära skivan runt en ung stjärna där planeter kanske  bildas. Upptäckten har möjliggjorts med teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – en samling teleskop i den chilenska Atacamaöknen. Vid University of Manchesters Jodrell Bank Centre for Astrophysics finns det brittiska ALMA Regional Centre Node (UK ARC) som stöder brittiska astronomer som använder ALMA.

Dr Anita Richards, Senior Visiting Fellow vid University of Manchester och tidigare medlem i UK ARC hade en nyckelroll i den grupp som verifierade driften av mottagarsystemet "Band 5" vilket var avgörande för att ALMA skulle kunna göra den detaljerade bilden av vattnet.

Resultatet av observationen publicerades i dagarna i tidskriften Nature Astronomy och här avslöjas en mängd av minst tre gånger så mycket vatten som i alla jordens hav tillsammans i det inre av skivan runt den solliknande stjärnan HL Tauri som finns ca 450 ljusår från jorden i stjärnbilden Oxen.

Stefano Facchini, astronom vid universitetet i Milano, Italien var den som ledde studien, beskriver: "Jag hade aldrig föreställt mig att vi skulle kunna upptäcka oceaner av vattenånga i samma område där en planet sannolikt håller på att bildas."

Medförfattaren Leonardo Testi, astronom vid universitetet i Bologna, Italien, tillägger: "Det är verkligen anmärkningsvärt att vi inte bara kan upptäcka utan även fånga detaljerade bilder av vattenånga på ett avstånd av 450 ljusår från oss."

En betydande mängd vatten hittades i det område där det finns ett tomrum i HL Tauris protoplanetära skiva. En plats där en planet potentiellt kan bildas. Vattenångan här kan påverka den kemiska sammansättningen av planeter som bildas i områden som detta.

HL Tauri är en ung T Tauri-stjärna (en klass av variabla stjärnor som fått sitt namn efter prototypen -T Tauri. De finns nära molekylmoln och kan identifieras av deras optiska varierande styrka och starka kromosfäriska linjer).

Bild vikipedia En bild från superteleskopet ALMA i Chile från 2014, på planetbildningen vid stjärnan HL Tauri.