Fluidic Telescope (FLUTE) är nästa generations rymdobservatorium

 

Framtiden för rymdbaserad UV/optisk/IR-astronomi kräver allt större teleskop.  Prioriterade astrofysiska mål är jordliknande exoplaneter, första generationens stjärnor och tidiga galaxer, gemensamt för dessa mål är att de är extremt ljussvaga vilket är en utmaning för nuvarande teleskop. Något som är en utmaning i byggandet av nästa generations teleskop. Men då behövs större teleskop enligt nuvarande tekniskt kunnande i ett uttalande från NASA.

FLUTE-projektet 'r ett projekt som syftar till att övervinna begränsningarna i nuvarande observatorieteknik genom att bana väg för nya rymdobservatorier med större öppningar, osegmenterade flytande primärspeglar lämpliga för en mängd olika astronomiska tillämpningar. Speglar som dock måste konstrueras i rymden via ett nytt tillvägagångssätt baserat på fluidic formning i mikrogravitation vilket redan framgångsrikt har demonstrerats i en laboratorieneutral flytkraftsmiljö, i paraboliska mikrogravitationsflygningar och ombord på den internationella rymdstationen (ISS). Fluidic formning är användning av en vätska till att utföra analoga eller digitala operationer som liknar de som utförs med elektronik.

För att göra konceptet genomförbart att förverkliga under de kommande 15-20 åren med nuvarande teknik på kort sikt och realistisk kostnad, begränsas primärspegelns diameter till 50 meter.

I fas I-studien har det (enligt NASA): (1) utforskats val av spegelvätskor och då valts att fokusera på joniska vätskor (salter som är flytande i rumstemperatur), (2) genomfört en omfattande studie av joniska vätskor med lämpliga egenskaper, (3) arbetat med tekniker för att förbättra jonisk vätskereflektivitet (4) analyserat flera alternativa arkitekturer för huvudspegelramen, (5) genomfört modeller av effekterna av svängmanövrar och temperaturvariationer på spegelytan, (6) utvecklat ett detaljerat uppdragskoncept för ett 50-meters fluidic mirror observatory och (7) skapat en uppsättning initiala koncept för en skalenlig demonstration av små rymdfarkoster i låg omloppsbana runt jorden. (uppbyggnaden planeras troligen med en svärm kubsatelliter eller liknande satelliters hjälp).

I fas II kommer man att fortsätta att utveckla de viktigaste delarna av uppdragskonceptet. Till att börja med kommer NASA att fortsätta sin analys av lämpliga spegelramsarkitekturer och modeller av dess dynamiska egenskaper. För det andra kommer NASA att ta nästa steg i maskininlärningsbaserad modellering och experimentellt arbete för att utveckla reflektivitetsförbättrande tekniker för joniska vätskor.

För det tredje kommer NASA att ytterligare fortsätta arbetet med att modellera vätskespegeldynamik. I synnerhet kommer de att fokusera på att modellera effekterna från olika slag av externa störningar (rymdfarkosters kontrollaccelerationer, tidvattenkrafter och mikrometeoritnedslag), samt analysera och undersöka skilda slag av effekten av den termiska Marangoni-effekten (massöverföringen längs ett gränssnitt mellan två faser på grund av en gradient av ytspänningen) på nanopartikelinfunderade joniska vätskor. 

För det fjärde kommer man att skapa en modell av den optiska kedjan från vätskespegelns yta till de vetenskapliga mottagningsinstrumenten.

För det femte kommer man att vidareutveckla uppdragskonceptet för ett storskaligt observatorium med 50 m spegelöppning med fokus på de mest riskfyllda elementen vid tillverkningen. Slutligen kommer de att utveckla konceptet för ett demonstrationsuppdrag för små rymdfarkoster i låg omloppsbana runt jorden, och införliva den kunskap som erhållits i andra delar av detta arbete vid konstruktionen.

Bild https://www.nasa.gov  Konstnär Edward Balaban NASA ARC (Ames Research Center) avbildning av Fluidic Telescope (FLUT) https://www.nasa.gov/ames/

Mars antas en gång haft en jordliknande miljö

 

En forskargrupp har använt instrumentet ChemCam som finns ombord på NASA:s Curiosity-rover och upptäckt större mängder mangan än vad sten vanligtvis innehåller. Det var i sten från en gammal sjöbotten i Gale-kratern på Marsfyndet gjordes. Det tyder på att sedimenten vari fyndet gjordes bildats i en flod som flutet till sjön eller till ett delta eller till strandlinjen i den numera uttorkade sjön.

Det är svårt för manganoxid att bildas på Mars yta, så vi förväntade oss inte att hitta det i så höga koncentrationer i en strandavlagring", beskriver Patrick Gasda, vid Los Alamos National Laboratory's Space Science and Applications group huvudförfattare till studien. På jorden däremot sker avlagringar av detta slag hela tiden på grund av den höga syrenivån i atmosfären som produceras av fotosyntetiskt liv och mikrober som   katalyserar dessa manganoxidationsreaktioner.

På Mars har vi inga bevis för att liv finns eller funnits och mekanismen för att producera syre i Mars tunna uråldriga atmosfär är okänd, så hur manganoxiden bildats och koncentrerades här är ett mysterium. Mer analysarbete behövs för att förstå oxidationen på Mars.

De sedimentära bergarterna som rovern utforskar består av en blandning av sand, slam och lera. Sandklipporna är  porösa och grundvattnet kan lättare passera genom dessa sandstenar jämfört med lera som de flesta av stenarna på sjöbottnen av Gale-kratern innehåller (lersten). Forskargruppen funderade på hur mangan kan ha anrikats i  sanden – exempel på lösning är genom infiltration från grundvatten från sanden vid stranden av den uttorkade sjön eller dess mynning och delta varifrån då  oxidation kan vara förklaringen till utfällningen av mangan i bergarterna.

På jorden anrikas mangan på grund av syre i atmosfären en process som vanligtvis påskyndas av mikrober. Mikrober på jorden kan använda mangans många oxidationstillstånd som energi till sin ämnesomsättning. Om det fanns liv på Mars skulle de ökade mängderna mangan i dess sten längs sjöstranden ha varit en nyttig energikälla för eventuellt liv i det förgångna.

"Gale-sjöns miljö, som avslöjas i dessa uråldriga stenar ger oss ett fönster in i en tidigare mars-miljö som är förvånansvärt lik platser på jorden av idag", beskriver Nina Lanza, huvudforskaren i studien som använt ChemCam-instrumentet tillägger. "Manganmineraler är vanliga i de grunda, oxidrika vatten som finns vid sjöstränder på jorden men det är förvånande att hitta sådana igenkännbara egenskaper på Mars."

Men vi bör vara öppna för i första hand andra förklaringar till manganfynden än att dess ursprung har med nuvarande eller forntida liv på Mars (anser jag).

Studien publiceras i dagarna i Journal of Geophysical Research: Planets.

Bild https://www.pickpik.com/ solpaneler på Marslandaren.

Webbteleskopet har kartlagt vädret på exoplanet WASP-43 b

 

WASP-43b, är en planet (260 ljusår bort) i omloppsbana runt den unga, aktiva och med låg massa stjärnan WASP-43 i stjärnbilden Sextanten.

Ett internationellt forskarlag har nyligen använt NASA:s James Webb Space Telescope för att kartlägga vädret på  WASP-43 b.

Exakta mätningar av ljusstyrka över ett brett spektrum av mellaninfrarött ljus, i kombination med 3D-klimatmodeller och tidigare observationer från andra teleskop tyder på att här finns tjocka, höga moln som täcker nattsidan medan dagsidan är molnfri och ekvatorialvindar på upp till 8000 Km/h blandar atmosfären.

Undersökningen är den senaste demonstrationen av exoplanetforskning som nu är möjlig med Webbs förmåga att ex mäta temperaturvariationer och upptäcka sammansättning av atmosfärer biljoner mil bort. Mätningarna visar att dagsidan på WASP-43 b har en medeltemperatur på nästan 1 250 grader Celsius – tillräckligt varmt för att smida järn. Samtidigt är nattsidan betydligt svalare 600 grader Celsius.

"Det faktum att vi kan kartlägga temperaturen är ett  bevis på Webbs känslighet och stabilitet", beskriver Michael Roman, (medförfattare till studien) från University of Leicester i Storbritannien.

Spektra visar även tydliga tecken på vattenånga på både natt- och dagsidan av planeten vilket ger ytterligare information om molnens tjocklek och hur högt de sträcker sig upp  i atmosfären.

Överraskande nog visade  insamlad data en tydlig brist på metan i atmosfären. Även om dagsidan är för varm för att metan ska kunna existera (det mesta av kolet bör vara i form av kolmonoxid), bör metan vara stabilt och detekterbart på den svalare nattsidan.

"Det faktum att vi inte ser metan säger oss att WASP-43 b måste ha vindhastigheter som når ungefär 8000 Km/h", beskriver Barstow. "Om vindarna flyttar runt gas från dagsidan till nattsidan och tillbaka igen tillräckligt snabbt, finns det inte tillräckligt med tid för de förväntade kemiska reaktioner som behövs för att producera detekterbara mängder metan på nattsidan."

Teamet tror att på grund av denna vinddrivna blandning är atmosfärens innehåll densamma runt hela planeten vilket inte var uppenbart från tidigare insamlad data från Hubble och Spitzerteleskopet.

Bild vikipedia (engelska) Illustration av Exoplaneten WASP-43b.

Den interplanetära rymden vid asteroiden Ryugu

 

162173 Ryugu eller (1999 JU3)är en Jordnära asteroid (trojan) som upptäcktes den 10 maj 1999 av LINEAR i Socorro County, New Mexico. Ryugu befinner sig i omloppsbana kring solen i det inre av solsystemet. Den har en diameter på 900 meter och innehåller stora mängder kol, som gör den till en av solsystemets allra mörkaste asteroider.

Den japanska sonden Hayabusa2 nådde asteroiden Ryugu den 27 juni 2018, samlade in prover under två lyckade landningar och sände sedan tillbaka  proverna till jorden i december 2020. Rymdfarkosten själv fortsätter nu sin resa genom rymden och planeras besöka  två andra asteroider 2029 och 2031.

Analyser av proverna som hämtats från asteroiden Ryugu av den japanska rymdorganisationen ESA:s rymdsond Hayabusa2 har avslöjat nya rön om den magnetiska och fysiska miljön i den interplanetära rymden runt asteroiden. Resultaten av studien, som genomförts av professor Yuki Kimura vid Hokkaido University och medarbetare vid 13 andra institutioner i Japan har publicerats i tidskriften Nature Communications.

I undersökningarna användes elektronvågor som penetrerade proverna för att avslöja detaljer om deras struktur och dess magnetiska och elektriska egenskaper en teknik som kallas elektronholografi.

Signaturerna för rymdvittring upptäcktes direkt vilket kommer att ge oss en bättre förståelse för några av de fenomen som förekommer i solsystemet, beskriver Kimura. Han förklarar att magnetfältets styrka i det tidiga solsystemet minskade när planeter bildades och att mätningar av restmagnetiseringen på asteroider kan ge information om magnetfältet i solsystemets allra tidigaste skeden.

Kimura tillägger: "I framtida arbete kan våra resultat också bidra till att avslöja den relativa åldern av ytor på atmosfärfria objekt och hjälpa till med den exakta tolkningen av fjärranalysdata som erhålls från dessa objekt."

Ett särskilt intressant fynd var att små mineralkorn som kallas framboids som består av magnetit, en form av järnoxid  helt hade förlorat sina normala magnetiska egenskaper. Forskarna föreslår att detta berodde på kollisioner mellan mikrometeoroider på mellan 2 och 20 mikrometer i diameter i hög hastighet . Framboider omgivna av tusentals metalliska järnnanopartiklar. Framtida studier av dessa nanopartiklar kommer förhoppningsvis att ge insikter om det magnetfältsförändringar som asteroiden har varit med om under eonerna

– Även om vår studie i första hand är för grundläggande vetenskapligt intresse och förståelse, kan den också hjälpa till att uppskatta graden av nedbrytning som sannolikt orsakat det rymddamm som träffar robotar eller bemannade rymdfarkoster med hög hastighet, beskriver Kimura.

Bild vikipedia på asteroiden Ryugu.

Skillnad av uppbyggnad i stjärnor i ett dubbelstjärnsystem

 

En dubbelstjärna eller binärt stjärnsystem är ett stjärnsystem som består av två stjärnor i stället för en enda som i vårt eget solsystem. Dubbelstjärnorna kretsar kring samma tyngdpunkt.

85 % av stjärnorna därute ingår i dubbelstjärnsystem (eller tre-fyrstjärnsystem) enligt nuvarande uppskattningar. Stjärnpar utvecklas tillsammans ur samma molekylmoln av de material som finns i detta. Astronomer förväntar sig därför att systemen(stjärnorna) har nästan identiska sammansättningar och så även deras planetsystem. Men i många system är det inte så. Föreslagna förklaringar till dessa olikheter är händelser som inträffade efter att stjärnorna utvecklats. Men nu har ett team av astronomer för första gången bekräftat att de faktiskt kan härstamma från tiden innan stjärnorna ens började bildas.

Teamet leddes av Carlos Saffe vid Institute of Astronomical, Earth and Space Sciences (ICATE-CONICET) i Argentina där teleskopet Gemini South i Chile användes och ena halvan av International Gemini Observatory, delvis finansierat av U.S. National Science Foundation som drivsav NSF NOIRLab. Med den nya, exakta Gemini High Resolution Optical SpecTrograph (GHOST) studerade teamet olika våglängder av ljus, (spektra) som avgavs från ett par jättestjärnor (binära) vilket avslöjade signifikanta skillnader i deras kemiska sammansättning.

Tidigare studier har föreslagit tre möjliga förklaringar till kemiska skillnader mellan stjärnor i ett dubbelstjärnsystem. Två förklaringar involverar processer som skulle inträffat långt senare i stjärnornas utveckling: atomic diffusion eller sedimentering av kemiska grundämnen i gradientskikt (förändringar i skiktet) beroende på varje stjärnas temperatur och ytgravitation; eller uppslukandet av en liten, stenig planet, vilket skulle introducera kemiska variationer i en stjärnas sammansättning.

Den tredje möjliga förklaringen går tillbaka till själva stjärnbildningen vilket tyder på att skillnaderna härstammar från ursprungliga områden med olikhet i molekylmolnet vari de bildades. Enkelt uttryckt, om molekylmolnet har en ojämn fördelning av kemiska grundämnen, kommer stjärnor som bildas i det molnet att ha olika sammansättningar beroende på vilka grundämnen som fanns tillgängliga på den plats där var och en av stjärnorna bildades. Hittills har studier kommit fram till att alla tre förklaringarna är troliga.

Nuvarande studie som med hjälp av de precisionsmätningar från ex GHOST-instrumentet samlar nu Gemini South nu in vilket innebär observationer av stjärnor i slutet av sin existens för att avslöja den miljö de kom till i, beskriver Martin Still, NSF:s programchef för International Gemini Observatory.  Detta ger oss möjlighet att utforska hur de förhållanden under vilka stjärnor bildas kan påverka hela deras fortsatta existens under miljoner eller miljarder år, tillägger han.

Tre konsekvenser av denna studie är av särskild betydelse. För det första ger dessa resultat en förklaring till varför astronomer ser dubbelstjärnor med så olika planetsystem. "Olika planetsystem kan betyda mycket olika planeter – steniga, jordliknande, isjättar, gasjättar – som kretsar kring sina stjärnor på olika avstånd och där potentialen att stödja liv kan vara mycket olika", beskriver Saffe.

För det andra utgör dessa resultat en avgörande utmaning för konceptet kemiskt innehåll – att använda kemisk sammansättning för att identifiera stjärnor som kommit från samma miljö eller stjärnmiljö – genom att visa att stjärnor med olika kemisk sammansättning kan ha samma ursprung (men inte behöver ha det).

Slutligen kommer observerade skillnader som tidigare tillskrivits nedslag av planeter på en stjärnas yta att behöva granskas eftersom de nu kan ses som att skillnaden har funnits där från stjärnans bildande.

Då det gäller att stjärnor kan bildades i gasmoln men ändå vara olikt uppbyggda är det inte konstigt, se på nebulosor dessa är inte kemiskt välblandade (påstår jag).

Bild vikipedia. Animation av ett binärt stjärnsystem som visar överföring av massa mellan stjärnorna.

Mysteriet med sönderfallande planetbanor

 

I en ny studie som publicerades den 29 april 2024 i The Astrophysical Journal Letters och är ett resultat av ett internationellt samarbete mellan University of Leeds, Northwestern University, USA, och Durham University varifrån studien leddes. har visats en mekanism som kan lösa ett långvarigt mysterium om sönderfallande planetbanor runt stjärnor som vår sol. I studien föreslås att stjärnors magnetfält spelar en avgörande roll för gravitationstidvatteneffekt vilket är ansvarigt för omloppsförfallet hos "heta Jupiter"-(exoplaneter).

Heta Jupitrar är massiva, gasformiga planeter som liknar vår Jupiter men som kretsar mycket nära sina solar och vilka bara tar några dagar för att fullborda ett varv runt sin sol.

Denna närhet utsätter både planeten och stjärnan för kraftfulla gravitationsvågor som påverkar planetbanan och ger tidvattenvågor  av gravitation vilket gör att planeterna långsamt rör sig in mot sin sol under miljontals till miljarder år tills planeten slutligen faller in i sin sol.

Nuvarande tidvattenteorier kan dock  inte helt förklara observationen av omloppsbanans sönderfall i  för WASP-12b , en het Jupiterliknande planet vars sönderfallande bana kommer att skicka den in i sin sol om några miljoner år.

En av författarna till studien, professor Adrian Barker, professor i tillämpad matematik vid School of Mathematics i Leeds, beskriver: "Observationen av att denna "heta Jupiter" är på väg in i sin sol och uppslukas inom några miljoner år, är en av de mest fascinerande upptäckterna inom exoplanetforskningen.

Nils de Vries, doktorand vid Leeds School of Mathematics och studiens andra författare, beskriver: "Det som verkligen är intressant med den här mekanismen är att den börjar först efter att stjärnan har nått en viss ålder.

– För närvarande är WASP-12b den enda planet som vi med säkerhet vet är på väg in i sin sol ---- Vår studie ger ett nytt sätt att visa att magnetfält djupt inne i stjärnan och gravitationstidvatteneffekten verkar i exoplanetsystem vilket kan förklara WASP-12b:s sönderfallande omloppsbana beskriver Nils de Vries och tillägger i studien att:

Med denna nya insikt kan vi förutsäga när vissa planeter kommer att starta denna process och våra upptäckter kommer att hjälpa till att vägleda astronomer som vill bevittna sönderfall av en omloppsbana, beskriver han.

Som jag förstår måste det (min teori) vara en gasplanet (jupiterliknande) och denna ska då  ligga på ett visst avstånd från sin sol för att gravitationtidvatteneffekt ska kunna uppkomma och planeten i en framtid hamna i solen. Utöver det är det som jag förstår förändringar av stjärnans magnetfält  över tid som ger effekten troligen i form av förändrad banhastighet för planeten som till slut ger effekten att denna far in i sin sol.

Bild vikipedia Skalenlig avbildning av solsystemets planeters omloppsbanor (medurs med start ovan till vänster).

En studie av kollisioner mellan neutronstjärnor och svarta hål

 

Ett svart hål är enligt den allmänna relativitetsteorin en koncentration av massa med ett så starkt gravitationsfält att ingenting, inte ens ljus, kan övervinna massans gravitation.

När en stjärna i slutet av sitt liv stöter bort sina yttre lager inträffar en gravitationskollaps då stjärnans kvarvarande inre delar imploderar. Om stjärnan är så stor att den kvarvarande massan motsvarar 1,4–3 solmassor övergår den i en supernova. Återstoden blir en neutronstjärna som består av tätt packade neutroner, och övrigt material, utspridda rester från supernovan.

Forskare vid University of Minnesota Twin Cities College of Science and Engineering ledde nyligen en studie med ett internationellt team som resulterade möjligheten till att förbättra upptäckten avgravitationsvågor.

Forskningen syftade till att skicka varningar till astronomer och astrofysiker inom 30 sekunder efter en upptäckt av en sådan vilket kan bidra till att förbättra förståelsen av neutronstjärnor och svarta hål och hur tunga grundämnen, inklusive guld och uran, bildas ( i tid och rum). Forskningen är en del av LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Collaboration, ett nätverk av gravitationsvågsinterferometrar över hela världen.

 Detta är den fjärde observationsomgången med Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och den kommer att vara igång till och med februari 2025. Under de tre senaste observationsperioderna har forskare förbättrat detektionen från signaler av detta slag. Efter att denna fjärde observationskörning är klar kommer forskarna att fortsätta att se på insamlad data och göra ytterligare förbättringar av programvaran med målet att än snabbare skicka ut information då händelser av ovan slag sker .

Resultatet från ovan studie publicerades nyligen i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), en referentgranskad, open access, vetenskaplig tidskrift. I den multiinstitutionella artikeln ingick förutom Toivonen även Michael Coughlin, biträdande professor vid School of Physics and Astronomy vid University of Minnesota.

LIGO finansieras av National Science Foundation och drivs av Caltech och MIT. Mer än 1 200 forskare och cirka 100 institutioner från hela världen deltar i arbetet genom LIGO Scientific Collaboration.

Bild vikipedia modell av en neutronstjärna.