Nya rön om hur man undersöker kärnan i neutronstjärnor.

 

En neutronstjärna är ett av flera möjliga slut för en stjärna. När en stjärna i slutet av sin existens stöter bort sina yttre lager inträffar en gravitationskollaps då stjärnans kvarvarande inre delar imploderar(fritt ur vikipedia).

Med en radie på cirka tolv kilometer kan en neutronstjärna likväl ha mer än dubbelt så stor massa som solen. Materian i dem är packad upp till fem gånger så tätt som i en atomkärna; Tillsammans med svarta hål är neutronstjärnor de massivaste objekten i universum. En hypotes är att atomkärnornas byggstenar i neutronstjärnor protoner och neutroner – deformeras till plattor och strängar och då  liknar lasagne eller spagetti vilket forskare kallar för "kärnpasta".

Forskare vid Institutionen för fysik vid TU Darmstadt och Niels Bohr-institutet i Köpenhamn har nu antagit ett nytt teoretiskt angreppssätt för att undersöka tillståndet av kärnmateria i neutronstjärnors inre. De visade att både neutroner och protoner kan "droppa ut" från atomkärnor och stabilisera "kärnpastan". Resultatet av projektet rapporterades i tidskriften "Physical Review Letters".

Darmstadtforskarna under ledning av Achim Schwenk är experter på teoretisk kärnfysik och neutronstjärnor  är ett av deras forskningsintressen. I sitt nuvarande arbete fokuserar de på skorpan (ytan) på dessa extrema objekt. Materien i det yttre höljet är inte lika tät som i dess inre och på ytan finns fortfarande vanliga atomkärnor. När densiteten ökar utvecklas ett överskott av neutroner i atomkärnorna. Neutroner kan sedan "droppa" ut ur kärnorna, ett fenomen som kallas "neutrondropp". Atomkärnor rör sig i en slags neutronsås.

– Vi frågade oss om även protoner kan droppa ut ur kärnorna lika lätt, beskriver Achim Schwenk. Forskarlaget tillsammans med Jonas Keller och Kai Hebeler från TU Darmstadt och Christopher Pethick från Niels Bohr-institutet i Köpenhamn har nu beräknat tillståndet för kärnmateria under förhållandena i neutronstjärnans skorpa. Till skillnad från tidigare beräknade de direkt dess energi som en funktion av protonfraktionen. Dessutom inkluderade de dessas parvisa interaktionerna mellan partiklar i sina beräkningar samt de mellan tre nukleoner.

Metoden lyckades: Forskarna kunde visa att protoner i den inre jordskorpan även de droppar ut ur atomkärnorna. Så "protondropp" existerar faktiskt. Denna fas som består av protoner samexisterar med neutronerna. – Vi kunde även visa att den här fasen gynnar fenomenet nukleär pasta, beskriver Schwenk. Tack vare protonerna som strös in i "såsen" kan nukleonerna  existera i en spaghetti- och lasagneform. Studiens resultat gör det möjligt för teamet att förfina bilden av kärnmateria på ytan av neutronstjärnor.

Bild vikipedia modell av neutronstjärna.

Resterna efter supernovan som registrerades år 1181

 

”En supernova är en exploderande eller exploderad stjärna. Supernovorna hör till de våldsammaste händelserna i universum. I en supernova utvecklas oerhörda mängder energi som lämnar reststjärnan i form av enorma neutrinoflöden, gasmassor och strålning, vilket gör att de under en viss tid kan lysa upp till hundra miljarder gånger starkare än vår sol. Det är lika mycket som lyskraften i en hel galax”. Citat vikipedia.

En mystisk rest från en sällsynt typ av supernova som registrerades år 1181 har för första gången nu analyserats. Det var två vita dvärgstjärnor som kolliderade och skapade en tillfällig "gäststjärna", kallad supernova (SN) 1181, som registrerats i historiska dokument i Japan och på andra håll i Asien under detta år.

Men efter att stjärnans ljus försvagats förblev dess plats och struktur ett mysterium tills ett team lokaliserade  platsen 2021. Nu har forskare genom datormodeller och observationsanalys återskapat strukturen i den rest i form av en kvarvarande vita dvärgstjärna som finns kvar. De upptäckte även att stjärnvindar med hög hastighet verkar ha börjat blåsa från dennas yta under de senaste 20-30 åren.

Upptäckten förbättrar vår förståelse av mångfalden av supernovaexplosioner och belyser fördelarna med tvärvetenskaplig forskning i detta fall historia med modern astronomi för att möjliggöra nya upptäckter om vår galax förflutna. Resterna av denna gäststjärna, som kallas supernovarest (SNR) 1181, visade sig ha skapats när två extremt täta stjärnor av jordens storlek, så kallade vita dvärgar, kolliderade. Det skapade en sällsynt typ av supernova, en så kallad typ Iax-supernova, som lämnade efter sig en enda, ljusstark och snabbt roterande vit dvärg. Med hjälp av observationer av dess position som noterats i  historiska dokumentet kunde moderna astrofysiker slutligen fastställa dess position 2021 i en nebulosa i riktning mot stjärnbilden Cassiopeia.

På grund av dess sällsynta natur och läge i vår galax har SNR 1181 varit föremål för mycket observationsforskning. Resultatet tyder på att SNR 1181 består av två chockregioner, en yttre och en inre. I den nya studien har forskargruppen analyserat de senaste röntgendatan därifrån för att konstruera en teoretisk datormodell för att förklara observationernaoch återskapa den tidigare oförklarade strukturen hos denna supernovarest.

Den största utmaningen var att när två vita dvärgar kolliderar på det här sättet skulle de enligt gängse uppfattning explodera och försvinna helt. Denna sammanslagning lämnade dock efter sig en vit dvärg. Den roterande vita dvärgen förväntades skapa en stjärnvind (en snabbt strömmande ström av partiklar) omedelbart efter att den bildats.

Men det forskarna fann var något annat.  Förvånade nog upptäcktes att enligt deras beräkningar kan vinden först under de senaste 20-30 åren börjat vina. De föreslår därför att detta kan tyda på att den vita dvärgen har börjat brinna igen, möjligen på grund av att en del av det material som kastades ut av explosionen som bevittnades 1181 föll tillbaka till dess yta, vilket över tid ökat den vita dvärgens  densitet och temperatur över en tröskel och återupptaget förbränningen.

För att validera sin datormodell förbereder sig teamet nu för att ytterligare observera SNR 1181 med hjälp av radioteleskopet Very Large Array (VLA) i centrala New Mexico i USA, och Subaruteleskopet i 8,2-metersklassen i den amerikanska delstaten Hawaii.

Studien gjordes av Takatoshi Ko, Hiromasa Suzuki, Kazumi Kashiyama, Hiroyuki Uchida, Takaaki Tanaka, Daichi Tsuna, Kotaro Fujisawa, Aya Bamba och Toshikazu Shigeyama,Namnet på studien är  "A dynamical model for IRAS 00500+6713: the remnant of a type Iax supernova SN 1181 hosting a double degenerate merger product WD J005311," och publicerades i The Astrophysical Journal: July 5, 2024, doi:10.3847/1538-4357/ad4d99.

Bild https://www.u-tokyo.ac.jp

 Illustration av utvecklingen av SNR 1181. Den här illustrationen visar utvecklingen av resterna av SNR 1181, från dess tillkomst när en kol-syrebaserad vit dvärg och en vit dvärg med syre-neon smälte samman, till bildandet av dess två chockregioner. © 2024 T. Ko

Granater upptäckt i månens inre

 

Granater är en grupp av mineral, som utgörs av nesosilikater som vanligen består av kalcium, magnesium, tvåvärt järn eller mangan. Det finns flera slag av granater.

Forskare vid Geodynamics Research Center (GRC), Ehime University, kunde nyligen bestämma ljudhastigheterna i en syntetisk månmantelsten som innehöll en hög andel av granater med hjälp av synkrotronljus- och ultraljudsmätningar i en pressapparat av stor volym.

Deras resultat tyder på att betydande mängder granat kan finnas i månens inre något som kan ha haft viktiga konsekvenser för månens bildning, sammansättning och inre dynamik. Vår nuvarande måne har en inre struktur som innehåller en central metallkärna övertäckt av en mantel bestående av mineraler som olivin och pyroxen. Denna bild av månens inre har bildats genom analyser av återvändande månprover och register över djupa seismiska händelser som samlats in under skilda uppdrag till månen.

Bild vikipedia på en granat.

Nyligen passerade asteroiderna 2024 MK och 2011 UL21 vårt närområde.

 

Forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien spårade nyligen två asteroider då de for förbi Jordens närområde (dock ej så nära att det fanns risk för nedslag på jorden). Den ena av dem visade sig ha en liten måne i omloppsbana,  den andra upptäcktes endast 13 dagar innan den var som närmast jorden. Det fanns ingen risk för att något av de jordnära objekten skulle kollidera med jorden men de radarobservationer som gjordes under dessa två nära inflygningar ger värdefull övning för planetariskt försvar, liksom informationen om deras storlek, omloppsbanor, rotation, ytdetaljer och ledtrådar om deras sammansättning och bildning.

Asteroiden 2011 UL21 passerade jorden den 27 juni på ett avstånd av 6,6 miljoner kilometer eller ungefär 17 gånger längre ut än avståndet mellan månen och jorden och upptäcktes första gången 2011 av den NASA-finansierade Catalina Sky Survey i Tucson, Arizona. Det är första gången denna kommit tillräckligt nära jorden för att avbildas med radar. Även om det nästan 1,5 kilometer stora objektet klassificeras som potentiellt farligt visar beräkningar av dess framtida omloppsbanor att den inte utgör ett hot mot vår planet under överskådlig tid. En mindre asteroid, eller måne, kretsar runt den på ett avstånd av cirka 3 kilometer.

Två dagar senare, den 29 juni, observerade samma team asteroiden 2024 MK som passerade jorden på ett avstånd av 295 000 kilometer eller drygt tre fjärdedelar av avståndet mellan månen och jorden. Denna asteroid är cirka 150 meter stor och verkar vara långsträckt och kantig med framträdande platta och rundade områden.

Nära inflygningar av jordnära objekt av storleken som  2024 MK är relativt sällsynta, och inträffar i genomsnitt  vartannat decennium, så JPL-teamet försökte samla in så mycket data om objektet som möjligt. "Det här var en extraordinär möjlighet att undersöka de fysikaliska egenskaperna och få detaljerade bilder av en jordnära asteroid", beskriver Benner.

Asteroiden 2024 MK rapporterades första gången den 16 juni av det NASA-finansierade Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) vid Sutherland Observing Station i Sydafrika. Dess omloppsbana ändrades av jordens gravitation när den passerade, vilket minskade dess 3,3-åriga omloppstid runt solen med cirka 24 dagar. Även om den är klassificerad som en potentiellt farlig asteroid visar beräkningar av dess framtida banor att den inte utgör något hot mot vår planet under överskådlig tid.

Bild https://www.nasa.gov  Dessa sju radarobservationer av Deep Space Networks Goldstone Solar System Radar visar den milsvida asteroiden 2011 UL21 när den närmar sig jorden den 27 juni från cirka 4 miljoner kilometers avstånd. Asteroiden och dess lilla måne (en ljus prick längst ner i bilden) är inringade i vitt.

NASA/JPL-Caltech

Fyrverkeri runt en stjärna som håller på att bildas

 

Bilden ovan är tagen av NASA:s James Webb SpaceTelescope med Webbs MIRI (Mid-Infrared Instrument). Bilden visar ett lysande mycket ungt objekt som är en stjärna under bildning. En så kallad protostjärna som här ses växa i en timglasforms  hals och vilken drar in material från en tunn protoplanetär skiva sedd från kanten som en mörk linje på bilden.

Protostjärnan är ett relativt ungt objekt cirka 100 000 år och är fortfarande omgiven av sitt ursprungliga molekylmoln varifrån dess början kom till ett stort område av gas och stoft. Webbs tidigare observation av L1527 (beteckningen på protostjärnan) med NIRCam (Near-Infrared Camera), möjliggjorde att se in i detta område och avslöjade då molekylmolnet och protostjärnan i ogenomskinliga livfulla färger.

Både NIRCam och MIRI visar effekterna av utflöden av materia, som sänds ut i motsatta riktningar längs protostjärnans rotationsaxel när objektet drar till sig gas och stoft från det omgivande molnet. Dessa utflöden tar formen av bogchocker till det omgivande molekylmolnet som visas som trådliknande strukturer överallt. De är även orsaken till den ljusa timglasstrukturen i molekylmolnet när det ger energi till den omgivande materian och får regionerna ovan och under att glöda. Detta skapar en effekt som påminner om fyrverkeri som lyser upp en molnig natthimmel.

Till skillnad från NIRCam, som mest visar ljuset som reflekteras från stoft, ger MIRI en inblick i hur dessa utflöden påverkar regionens kraftigaste stoft och gaser.

De områden som är färgade i blått är mestadels kolhaltiga molekyler som kallas polycykliska aromatiska kolväten. Själva protostjärnan och det täta täcket av stoft är en blandning av gaser som omger den och ses här i rött. (De tomteblossliknande röda förlängningarna är en artefakt av teleskopets optik). Däremellan avslöjar MIRI ett vitt område direkt ovanför och under protostjärnan vilket inte syns lika starkt i NIRCam-vyn. Detta område är en blandning av kolväten, joniserat neon och kraftigt stoft vilket visar att protostjärnan driver materia ganska långt bort från den när den konsumerar materia från skivan.

Kombinationen av analyser från både kortvågigt och mellaninfrarött ljus avslöjar det övergripande beteendet i detta system, inklusive hur den centrala protostjärnan påverkar sin omgivning. Andra stjärnor i Oxen, stjärnbildningsområdet där L1527 finns håller på att bildas på samma sätt vilket kan leda till att molekylmoln splittras och antingen hindrar nya stjärnor från att bildas eller katalyserar deras utveckling.

Inlägget ovan är en sammanfattning från https://webbtelescope.org/ för intresserade av mer information hänvisas till den artikeln som är skriven av

Matthew Brown

Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland

Christine Pulliam

Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland

Bild Protostjärnan vilken finns inuti det mörka molekylmolnet L1527 i mellaninfrarött ljus.

NRL-praktikant (U.S. Naval Research Laboratory) upptäckte en ny pulsar

 

En pulsar är en roterande neutronstjärna som genererar regelbundna pulser av strålning med våglängder från radiostrålning till gammastrålning.

 Amaris McCarver, praktikant vid U.S. Naval Research Laboratory (NRL) Remote Sensing Division, upptäckte nyligen tillsammans med ett team av astronomer den första millisekundpulsaren i stjärnhopen Glimpse-CO1 och publicerade nyligen resultaten i Astrophysical Journal.

McCarvers forskarlag använde bilder från Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) Low-band Ionosphere and Transient Experiment (VLITE) för att söka efter nya pulsarer i 97 stjärnhopar.

"Det var spännande att så tidigt i min karriär att få hitta ett spekulativt projekt fungera så framgångsrikt", beskriver McCarver. Hennes nya metod att använda VLITE-bilder i kombination med bilder från flera tidigare radioundersökningar på olika frekvenser identifierade flera kandidatpulsarer, där den starkaste kandidaten finns i ett system som kallas GLIMPSE-C01.

"Den här typen av vetenskapliga upptäckter är bara möjliga tack vare samarbetet mellan NRL och National Radio Astronomy Observatory vilket möjliggjorde denna kontinuerliga dubbelfrekvenskapacitet på VLA", beskriver Tracy E. Clarke, Ph.D., NRL Remote Sensing Division-astronom.

Forskningen belyser hur vi kan använda mätningar av radioljusstyrka vid olika frekvenser för att hitta nya pulsarer på ett effektivt sätt och att tillgängliga kartläggningar av himlen i kombination med mängden av VLITE-data innebär att dessa mätningar i princip alltid är tillgängliga. Detta öppnar för en ny era av sökande efter starkt spridda och högt accelererade pulsarer.

Förekomsten av millisekundspulsaren kallad GLIMPSE-C01A, bekräftades genom omanalysering av arkivdata från Robert C. Byrd Green Bank Telescope. Millisekundpulsarer, som GLIMPSE-C01A, kommer till i supernovaexplosioner och snurras upp genom att konsumera material från en närliggande stjärna.

"Millisekundpulsarer, eller MSP, erbjuder en lovande metod för att autonomt navigera rymdfarkoster från låg omloppsbana runt jorden till interstellär rymd, oberoende av markkontakt och GPS-tillgänglighet", beskriver Emil Polisensky, Ph.D., astronom vid NRL Remote Sensing Division. "Bekräftelsen av en ny MSP som identifierats av Amaris belyser den spännande potentialen för upptäckt med NRL:s VLITE-data och den nyckelroll som studentpraktikanter spelar i banbrytande forskning."

McCarver mottog Robert S. Hyer Research Award från Texas Section of the American Physical Society (APS). Priset för "Excellence in Research" delades ut till henne under Texas APS-mötet i oktober för hennes sommarforskning om millisekundpulsarer som genomfördes som en del av Naval Research Enterprise Internship Program (NREIP).

McCarver var en av 16 praktikanter som sommaren 2023 inom radio, infraröda, optiska sensorer Branch på NRL DC  deltog i Science Engineering Apprenticeship Program och NREIP, Historically Black College and University/Minority Institution High Performance Computing Internship Program och U.S. Naval Academy Midshipmen Internship Program. Hon ska  ta examen i fysik och astronomi och planerar att fortsätta sin forskarutbildning i astronomi.

NRL Remote Sensing Division bedriver ett program för grundforskning, vetenskap och tillämpningar som syftar till att utveckla nya koncept för sensorer och bildsystem för objekt och mål på jorden, i den jordnära miljön och i rymden. Forskningen, både teoretisk och experimentell, handlar om att upptäcka och förstå de grundläggande fysikaliska principer och mekanismer som ger upphov till mål- och bakgrundsemission, och till absorption och emission av det mellanliggande mediet.

Bild https://www.nrl.navy.mil/Media

Mystiska, ljusa virvlar ses på månens yta.

 

De virvelmönster som ses på månens yta har hittills trotsat förklaringar. Men nya datamodeller och data insamlade av sonder visar nu på möjliga lösningar. Dessa data visar att stenarna i virvlarna är magnetiserade och att dessa avleder eller omdirigerar solvindspartiklarna som bombarderar månen. Närliggande stenar utanför virvlarna får ta smällen istället. Med tiden blir dess närliggande stenar då mörkare av dessa kemiska reaktioner orsakade av kollisionerna medan virvlarnas sten förblir ljusa.

Men hur stenarna i månens virvlar magnetiserades är frågan som ställs. Månen har inget magnetfält i dag. Ingen astronaut eller månbil har ännu besökt en månvirvel. "Nedslag kan orsaka den här typen av magnetiska anomalier", beskiver Michael J. Krawczynski, docent professor of earth, environmental and planetary sciences in Arts & Sciencesp vid Washington University i St. Louis. Han beskriver att meteoriter regelbundet levererar järnrikt material till månens yta.

Krawczynski tror dock att det är mer troligt att något lokalt fenomen har magnetiserat sten i virvlarna än nedslag.

"En teori är att om det finns lava under ytan som svalnar långsamt i ett magnetfält och att detta skapar den magnetiska anomalin", beskriver Krawczynski och utformade experiment för att testa denna teori. Resultatet i studien publicerades i Journal of Geophysical Research: Planets.

Krawczynski och studiens försteförfattare Yuanyuan Liang, som nyligen tog sin PhD in earth, environmental and planetary sciences in Arts & Sciences, mätte effekterna av olika kombinationer av atmosfärskemi och magmatiska kylningshastigheter på ett mineral som kallas ilmenit för att se om det kunde gav en magnetiserande effekt. "Jordstenar är mycket lätta att magnetisera eftersom de ofta har små bitar av magnetit i sig vilket är ett magnetiskt mineral", beskriver Krawczynski. "Många av de studier på Jorden som har fokuserats på ex magnetit är inte tillämpliga på månen, där detta hypermagnetiska mineral inte finns."

Men ilmenit finns i stora mängder på månen och detta kan också reagera och bilda partiklar av järnmetall som kan magnetiseras under rätt förhållanden enligt Krawczynski och hans team.

"De mindre kornen som vi arbetade med verkade skapa starkare magnetfält eftersom förhållandet mellan yta och volym är större för de mindre kornen jämfört med de större kornen", beskriver Liang. "Med mer exponerad yta är det lättare för de mindre kornen att genomgå reduktionsreaktionen."

– Våra analoga experiment visades att vi under månförhållanden kunde skapa det magnetiserbara material som behövdes. Så det är troligt att dessa virvlar orsakas av magma under ytan, beskriver Krawczynski, som är fakultetsmedlem vid universitetets McDonnell Center for the Space Sciences.

Att bestämma ursprunget till månens virvlar anses vara nyckeln till att förstå vilka processer som format månens yta.

Studien hjälper till att tolka data som samlas in i framtida uppdrag till månen, särskilt de som utforskar magnetiska anomalier på månens yta. NASA har för avsikt att skicka en rover till månens virvelområde som kallas Reiner Gamma 2025 som en del av Lunar Vertex-uppdraget. 

För tillfället är Krawczynskis experimentella tillvägagångssätt det bästa sättet att testa förutsägelser om hur lava under ytan kan driva de magnetiska effekterna i de mystiska månvirvlarna.

"Om vi bara kunde borra ner oss skulle vi kunna bekräfta om den här reaktionen inträffar", beskriver Krawczynski. – Men det är inte möjligt än.

Bilden är från NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) och visar månvirveln Reiner Gamma, en ljus fläck mitt i det annars mörka Oceanus Procellarum mare. LRO:s vy från omloppsbanan avslöjar rankor som sträcker sig flera hundra kilometer. (Bild: NASA/Goddard Space Flight Center/Arizona State University)