En slöja av stoft i en galax 70 miljoner ljusår bort.

 

Ett team av internationella forskare under ledning från  Newcastle University har använt James Webb Space Telescope (JWST) och upptäckt en tidigare okänd slöja av stoft i galaxen ESO 428-G14 som finns 70 miljoner ljusår bort från oss. Energin som värmer upp stoftet kommer från kollisioner mellan gas som strömmar nära ljusets hastighet snarare än från strålning från det supermassiva svarta hålet i galaxen.

Upptäckten skedde under ledning av Houda Haidar, PhD student in the School of Mathematics, Statistics and Physics och resultatet publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). Houda och hennes team är medlemmar i Galactic Activity, Torus, and Outflow Survey (GATOS), ett internationellt samarbete som studerar de centrala delarna i närliggande galaxer med hjälp av JWST. Teamet vid Newcastle University har arbetat med några av de första dedikerade JWST-observationerna som gjorts.

Astronomer definierar en aktiv galaxkärna (AGN) som ett supermassivt svart hål, miljoner till miljarder gånger större solens massa som växer genom att i första hand dra till sig gas. I många AGN blockerar de tjocka molnen av stoft och gas som matar kärnan sikten för observatörer på jorden. JWST:s infraröda syn ser däremot igenom detta stoft och avslöjar den av gas dolda kärnan. Samtidigt gör teleskopets skarpa lins det möjligt för oss att för första gången bestämma den detaljerade strukturen hos detta stoft.

De nya bilderna från JWST av ESO 428-G14 avslöjar att en stor del av stoftet nära det supermassiva svarta hålet är utspritt längs med radiostrålars riktning från det svarta hålet. Oväntat nog fann forskarna ett nära samband mellan stoftet och radiostrålen (jetstrålen brukar vara en vanligare begrepp) vilket tyder på att jetstrålar i sig kan vara det som värmer upp och formar stoftmolnet.

Dr David Rosario, universitetslektor vid Newcastle University, och medförfattare till studien, säger: "Det finns en del debatt om hur AGN överför energi till sin omgivning. Vi förväntade oss inte att se radiojetstrålar göra detta. Men här verkar det vara så''

Genom att studera stoft nära supermassiva svarta hål lär vi oss hur galaxer återvinner material, vilket i slutändan hjälper oss att förstå de processer genom vilka supermassiva svarta hål påverkar galaxer.

Material som kan komma från supernovor exempelvis

Bild https://www.ncl.ac.uk/press En trefärgsbild av galaxen ESO 428-G14, tagen av James Webb Space Telescope.

NASA tränar just nu en maskininlärningsalgoritm för analys av prover från Mars

 

När den under ledning av  ESA   Rosalind Franklin-rovern åker till Mars  vilket sker tidigast 2028 får en av NASA:s maskininlärningsalgoritmer sin första chans att glänsa efter mer än ett decennium av dataträning i labbmiljö.

Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) är ett masspektrometerinstrument som då kommer att finnas ombord på rovern. Instrumentet kommer att analysera prover som samlats in från borrprov en bit under Mars yta och skicka resultaten tillbaka till jorden där de kommer att matas in i algoritmen för att identifiera organiska föreningar i proverna.

Om några organiska föreningar upptäcks av rovern kan algoritmen avsevärt påskynda processen att identifiera dem vilket sparar tid för forskarna när de bestämmer hur och var de mest effektivt ska använda roverns tid på Mars.

Inom artificiell intelligens är maskininlärning ett sätt för datorer att lära av insamlad data för att identifiera mönster, fatta beslut och dra slutsatser.

Denna automatiserade process bör bli kraftfull när mönstren kanske inte är uppenbara för mänskliga forskare som ser på samma data vilket är typiskt i stora, komplexa datamängder som de i avbildning och spektralanalys. I MOMA:s fall har forskare samlat in laboratoriedata i mer än ett decennium beskriver Victoria Da Poian datautvecklare vid NASA Goddard som är med och leder utvecklingen av maskininlärningsalgoritmen. Forskarna tränar algoritmen genom att mata den med exempel på ämnen som kan finnas på Mars och märka upp vilka de är.

Algoritmen kommer att använda MOMA-data som in- och utdata till förutsägelser av den kemiska sammansättningen av analyserade prov baserat på dess träning. MOMA-projektet leds av Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) i Tyskland med Dr. Fred Goesmann som huvudansvarig för testerna. Forskningscentret NASA Goddard var centret som utvecklade och byggde delsystemet MOMA-masspektrometer. 

Bild wikipedia Kap Verde, Victoriakratern, Meridiani Planum. Bilden är tagen av roboten Opportunity. Klippan är ungefär 6 meter hög.

Caltech Submillimeter Observatory har nu lämnat Mauna Kea det heligaste berget på Hawaii

 

De sista komponenterna av Caltech SubmillimeterObservatory (CSO), inklusive dess fundament i form av den silverfärgade kupolen och byggnader har nu tagits bort från den dal på toppen av Mauna Kea på Hawaii där det låg och marken på platsen har återställts. Därmed avslutas officiellt den fysiska avvecklingen av CSO, en process som började  2015 och inleddes på allvar 2022 i enlighet med delstaten Hawaiis avvecklingsplan från 2010 för Maunakaya-observatorierna.

 Under de kommande tre åren kommer platsen att övervakas för att dokumentera att en passiv naturlig återinplantering av toppväxters flora och fauna sker. För närvarande är CSO-teleskopet packat i fraktcontainrar i en hamn på Hawaii där det väntar på ett nytt syfte och en ny plats i Chile och då med namnet Leighton Chajnantor-teleskopet.

Det nya namnet hedrar både uppfinnaren av teleskopet, den framlidne Caltech-professorn Robert B. Leighton (BS '41, PhD '47) och den planerade platsen för observatoriet på den höga Chajnantorplatån. 

Det återuppbyggda och namnförändrade teleskopet kommer att göra realtidsobservationer av kosmiska utbrott som i stort sett har varit outforskade område vid submillimetervåglängder och det kommer att fortsätta att observera planet- och stjärnbarnkammare samt de mest avlägsna galaxerna likt det gjorde på Hawaii. Teleskopets komponenter kommer att skickas till Chile för montering under det kommande året och de första observationerna förväntas ske från observatoriet  under 2027.

Anledning till flytten och nedmonteringen är protesterna som ekat sedan detta teleskop byggdes och beror på att det byggdes utan hänsyn till att det byggdes på det heligaste berget på Hawaii enligt den urgamla Polynesiska TAPU religionen. 

Bild Wikipedia på Mauna Kea i december 2007, med sitt säsongsbetonade snötäcke synligt.

Små svarta hål kan användas i sökandet efter stora dolda svarta hål

 

Ursprunget till supermassiva svarta hål som finns i vad man anser alla galaxers centrum är fortfarande ett av de största mysterierna. De kan alltid ha varit massiva och bildades när universum fortfarande var mycket ungt (eller i samband med BigBang eller kanske BigBang var anledning till dessa svarta hål som fanns någonstans i tid och rum och som var kärnan till senare galaxers bildning). Alternativt kan de ha vuxit med tiden genom att dra till sig materia och sammanslagits med andra svarta hål. När ett supermassivt svart hål är på väg att äta upp ett annat massivt svart hål kommer detta att sända ut gravitationsvågor som krusningar i rumtiden. Krusningar som fortplantar sig genom universum.

Gravitationsvågor har nyligen upptäckts från små svarta hål som är rester av stjärnor (inte att förväxla med stora centrala hål i galaxers centrala del). Att detektera signalerna från enskilda par av stora svarta hål är fortfarande omöjligt eftersom dagens detektorer inte är känsliga nog för de mycket låga gravitationsvågsfrekvenser som dessa avger. Planerade framtida detektorer, som den rymdbaserade ESA-ledda missionen LISA, kommer delvis råda bot på detta. Men att upptäcka de tyngsta paren av svarta hål kommer fortfarande inte att vara möjligt. 

Ett internationellt team av astrofysiker under ledning av tidigare studenter vid universitetet i Zürich har en ny idé och metod för att upptäcka par av de största svarta hålen som  i galaxers centrum genom att analysera gravitationsvågor som genereras av dubbelstjärnor som finns i närheten av små svarta hål ( resterna av kollapsade stjärnor). Detta tillvägagångssätt, som kommer att kräva en gravitationsvågsdetektor med deci-Hz, skulle göra det möjligt att upptäcka de största supermassiva svarta hålen genom effekter som ges på dessa stjärnor.

"Vår idé fungerar i princip som att lyssna på en radiokanal. Vi föreslår att man använder signalen från par av små svarta hål på samma sätt som radiovågor bär signaler. De supermassiva svarta hålen är den musik som är kodad i frekvensmoduleringen  av den detekterade signalen, beskriver Jakob Stegmann, huvudförfattare till studien och idén som påbörjade detta arbete vid universitetet i Zürich som gäststudent och som sedan dess flyttat till Max Planck-institutet för astrofysik som postdoktoral forskarassistent. "Den nya aspekten av denna idé är att använda höga frekvenser som är lätta att upptäcka för att kunna upptäcka lägre frekvenser som vi ännu inte har tillräckligt känsliga instrument för.

Nya resultat från pulsar-tidsmatriser stöder redan existensen av sammansmältande supermassiva binärer av svarta hål. Dessa bevis är dock indirekta och kommer från den kollektiva signalen från många avlägsna binärer som effektivt skapar ett bakgrundsbrus.

Den föreslagna metoden för att detektera enskilda supermassiva svarta håls binärer utnyttjar de subtila förändringar de orsakar i gravitationsvågor som sänds ut av ett par närliggande små svarta hål vilka har en vit dvärg som följeslagare. Det lilla svarta hålets dubbelstjärna fungerar alltså effektivt som en fyr som avslöjar existensen av de större svarta hålen. Genom att detektera de små modulationerna i signaler från små svarta håls binärer (vita dvärgstjärnor) kunde forskarna identifiera tidigare dolda supermassiva svarta hål-binärer (två stora svarta hål som sveper om varandra) med massor  från 10 miljoner till 100 miljoner gånger solens, även på stora avstånd.

Lucio Mayer, som är medförfattare till studien och svarta hål teoretiker vid universitetet i Zürich, tillägger: "Nu när vägen för Laser Interferometer Space Antenna (LISA) är utstakad, efter att projektet antogs av ESA i januari förra året, måste gemenskapen utvärdera den bästa strategin för nästa generation av gravitationsvågsdetektorer, i synnerhet vilka frekvensområden de ska rikta in sig på – studier som denna ger en stark motivation att prioritera en design av en deci-Hz-detektor."

Bild https://www.news.uzh.ch/ När ett supermassivt svart hål är på väg att sluka ett annat massivt svart hål kommer detta att sända ut gravitationsvågor, som  krusningar i rumtiden som fortplantar sig genom universum. (Källa: NASA:s Goddard Space Flight Center/Scott Noble; simuleringsdata, d'Ascoli et al. 2018)

Venus kontinenter har likheter med den tidigaste tiden på Jorden

 

I en ny forskningsrapport avslöjas att Venus kan dela geologisk historia med Jorden.

Forskare har upptäckt att Venus vidsträckta platåer kan ha bildats genom processer som liknar de som skapade jordens tidigaste kontinenter för miljarder år sedan.

"Vi förväntade oss inte att Venus som har en yttemperatur på 460 °C och brist på plattektonik skulle ha så komplexa geologiska egenskaper." beskriver Professor Fabio Capitanio from the Monash University School of Earth, Atmosphere and Environmen.

Med hjälp av högpresterande datorsimuleringar och data från rymdsonden Magellan har forskare testat datamodeller av det troliga bildandet av Ishtar Terra, Venus största platå.

Resultaten av studien tyder på att Ishtar Terra och andra högland kan ha stigit upp från planetens heta inre genom en process som liknar bildandet av jordens kratoner (gamla stabila delar av kontinentalblock) – de uråldriga kärnorna av våra kontinenter på Jorden. 

"Den här upptäckten ger ett fascinerande nytt perspektiv på Venus och dess potentiella koppling till den tidiga jordens utvecklingslikheter, beskriver Capitanio.

Capitanio tillägger, "Det vi fann på Venus är slående likt jordens tidiga kontinenter vilket tyder på att dynamiken i Venus förflutna kan ha varit mer lik jordens än man tidigare trott."

Att förstå hur dessa "kontinenter" bildades på Venus skulle kunna kasta ljus över utvecklingen av steniga planeter överhuvudtaget inklusive Jordens. Jordens kratoner innehåller viktiga ledtrådar om uppkomsten av topografi, atmosfär och till och med liv på Jorden.

– Genom att studera liknande egenskaper på Venus hoppas vi kunna avslöja hemligheterna bakom jordens tidiga historia, beskriver Capitanio.

Den internationella studien, som leddes av docent Fabio Capitanio från Monash University School of Earth, Atmosphere and Environment, i samarbete med NASA, publicerades nyligen i tidskriften Nature Geoscience.

Bild wikipedia. Venus storlek i förhållande till jordens.

AI (artificial intelligence) används i sökandet efter stjärnor som slukar planeter

 

Vita dvärgar är stjärnor i sitt sista skede. De har förbrukat sitt bränsle, släppt ut sina yttre lager av materia i rymden och svalnar långsamt. En dag kommer vår sol att bli en vit dvärg efter att solen först svällt upp till en röd jättestjärna och troligen slukat Jorden. En typisk vit dvärg har en radie som är 1 procent av solens men grovt räknat samma massa. Detta motsvarar en täthet på cirka 1 ton per kubikcentimeter.

Astronomer har nyligen hittat hundratals vita dvärgstjärnor i Vintergatan som slukar planeter som finns i omloppsbana runt dem (inte att förväxla med då en sol sväller upp till en röd jätte och slukar en planet. I vita dvärgstadiet som kommer efter det röda då en sol dras samman handlar det om gravitation från en mycket tät kropp som drar till sig en en planet). Planeter som dessa är svåra att finna men intressanta att studera under den tid de förstörs eller kommer att förstöras genom att de dras in mot och ner på en vit dvärgstjärna..

Historiskt sett har astronomer varit tvungna att manuellt gå igenom mängder av kartläggningsdata för att hitta tecken på dessa stjärnors existens. Uppföljande observationer skulle sedan bevisa eller motbevisa tecken på deras existens. Genom att använda en ny form av artificiell intelligens, kallad mångfaldig inlärning, har ett team under ledning av doktoranden Malia Kao vid University of Texas i Austin påskyndat processen med en ny AI algoritm som till 99 % lyckas med identifiering av dessa objekt.

Vi vet  planeterna som kretsar kring en vit dvärg kan dras mot den dennas starka gravitation och slitas isär och förtäras. När detta händer blir den vita dvärgen  "förorenad" med tungmetaller från planeten kärna. Eftersom vita dvärgars atmosfärer nästan helt består av väte och helium kan närvaron av andra grundämnen på ett tillförlitligt sätt tillskrivas externa källor.

"För förorenade vita dvärgar bränns planetenskärna bokstavligen fast på stjärnans yta så vi kan upptäcka den", beskriver Kao. "Förorenade vita dvärgar  är det bästa sättet vi kan karakterisera exoplaneters inre på efter att de slukats."

Även om astronomer kan identifiera dessa stjärnor genom att manuellt granska data från astronomiska kartläggningar är det tidskrävande. För att testa en snabbare process använde därför teamet AI på data som fanns tillgänglig från rymdteleskopet Gaia insamling. "Gaia ger en av de största spektroskopiska undersökningarna av vita dvärgar hittills, men dess data är så lågupplöst att vi trodde att det inte skulle vara möjligt att hitta förorenade vita dvärgar med den", beskriver Hawkins. "Men det här arbetet visar att det går."

För att hitta dessa svårfångade stjärnor använde teamet sig av AI-tekniken som innebär mångfaldig inlärning. Med algoritmen letas efter liknande funktioner i en uppsättning data och klumpar ihop liknande objekt i ett förenklat, visuellt diagram. Forskarna kan sedan granska diagrammet och avgöra vilka klumpar som motiverar ytterligare undersökning.

Astronomerna skapade algoritmen för att sortera över 100 000 möjliga vita dvärgar. Av dessa sågs 375 stjärnor lovande ut. Det visade den viktigaste egenskapen, att de hade tungmetaller i sina atmosfärer. Uppföljande observationer med Hobby-Eberly-teleskopet vid UT:s McDonald-observatorium bekräftade astronomernas misstankar. 

Forskningen använde sig av data från Europeiska rymdorganisationens (ESA) uppdrag Gaia. Uppgifterna bearbetades av Gaia Data Processing and Analysis Consortium. Uppföljande observationer gjordes med Hobby-Eberly Telescope (HET), som är ett samarbete mellan University of Texas i Austin, Pennsylvania State University, Ludwig Maximilians-Universitaet München och Georg-August Universitaet Göttingingen, och med Very Large Telescope (VLT) vid Europeiska sydobservatoriet (ESO). Texas Advanced Computing Center vid UT Austin tillhandahöll högpresterande databehandlings-, visualiserings- och lagringsresurser för denna forskning.

Resultaten av denna lyckade identifiering publicerades nyligen  i Astrophysical Journal.

Bild https://news.utexas.edu/ Bildkredit: NASA, ESSA, Joseph Olmsted (STScI).

I Vintergatans utkant finns uråldriga stjärnor.

 

Maskininlärning har kastat nytt ljus över vår Vintergatas bildningshistoria: i en överraskande upptäckt om utvecklingen av vår galax med hjälp av data från Gaia-uppdraget hittades ett stort antal gamla stjärnor i omloppsbanor som liknar vår sols. De fanns i Vintergatans tunna skiva redan mindre än 1 miljard år efter Big Bang, flera miljarder år tidigare än man tidigare trott. 

Vintergatan har en stor halo i form av en central utbuktning och en stavform bestående av en kraftig och en tunn skiva. De flesta stjärnor befinner sig i den så kallade tunna skivan i Vintergatan och följer en organiserad rotation runt Vintergatans centrum. Medelålders stjärnor som vår 4,6 miljarder år gamla sol finns i den tunna skivan som man allmänt anser började bildas för cirka 8 till 10 miljarder år sedan.

Att förstå hur Vintergatan bildades är ett viktigt mål i galaxarkeologi. För att uppnå detta behövs detaljerade kartor över galaxen som visar stjärnornas ålder, kemiska sammansättning och rörelser. Dessa kartor, kända som kronokemo-kinematiska kartor hjälper till att pussla ihop vår galax historia. Att skapa dessa detaljerade kartor är utmanande eftersom det kräver stora datamängder av stjärnor med känd ålder.

Ett vanligt tillvägagångssätt för att övervinna denna utmaning är att studera mycket metallfattiga stjärnor. Stjärnor av detta slag är gamla (de var de första stjärnorna) vilket ger ett fönster mot den tidiga Vintergatan. Mycket metallfattiga stjärnor är därför kända för att vara gamla eftersom de var bland de första stjärnorna som bildades när universum fortfarande till stor del bestod av väte och helium, innan många av de tyngre grundämnena skapades efter att de första stjärnor (vilka var kortlivade)  exploderade.

Med hjälp av data från Europeiska rymdorganisationen (ESA) Gaia Mission har ett internationellt forskarlag under ledning från  astronomer vid Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) studerat stjärnor i solens närhet, cirka 3200 ljusår från solen. De upptäckte ett förvånansvärt stort antal mycket gamla stjärnor Majoriteten av dessa är äldre än 10 miljarder år, några av dem till och med äldre än 13 miljarder år. Dessa uråldriga stjärnor uppvisar ett brett spektrum av metallsammansättningar en del är mycket metallfattiga (som väntat), medan andra har dubbelt så mycket metallinnehåll som vår mycket yngre sol, vilket tyder på att en snabb metallanrikning ägde rum i den tidiga fasen av Vintergatans utveckling.

– De här uråldriga stjärnorna i skivan tyder på att Vintergatans tunna skiva började bildas mycket tidigare än man tidigare trott, redan efter cirka 4-5 miljarder år efter BigBang, beskriver Samir Nepal vid AIP och huvudförfattare till studien. Studien visar även att vår galax hade en intensiv stjärnbildning under tidiga epoker vilket ledde till mycket snabb anrikning av metaller i de inre regionerna och bildandet av skivans stjärnor. Upptäckten stämmer överens med tidslinjen för hur Vintergatans skivor bildats med de galaxer som observerats av James Webb Space Telescope (JWST) och Atacama Large Millimeter Array (ALMA) Radio Telescope. Det tyder på att kalla skivor kan ha bildats och stabiliseras mycket tidigt i universums historia vilket ger nya insikter om galaxers utveckling.

– Vår studie tyder på att Vintergatans tunna skiva kan ha bildats mycket tidigare än vi trodde och att dess bildning är starkt relaterad till den tidiga kemiska anrikningen från de innersta delarna av vår galax, beskriver Cristina Chiappini. "Kombinationen av data från olika källor och tillämpningen av avancerad maskininlärningsteknik har gjort det möjligt för oss att öka antalet stjärnor med högkvalitativa stjärnparametrar, ett viktigt steg för att leda vårt team till nya kunskaper."

Resultaten möjliggjordes från den tredje publiceringen av data från Gaia-uppdraget (ett uppdrag där universums stjärnor kartläggs). Teamet analyserade stjärnparametrarna för mer än 800 000 stjärnor med hjälp av ny maskininlärningsmetod som kombinerar information från olika typer av data för att ge förbättrade stjärnparametrar med hög precision. Dessa exakta mätningar inkluderar gravitation, temperatur, metallinnehåll, avstånd, kinematik och stjärnornas ålder. I framtiden kommer en liknande maskininlärningsteknik att användas för att analysera miljontals spektra, som samlats in av kartläggningen 4MIDABLE-LR med 4-meters Multi-Object Spectroscopic Telescope (4MOST), med start 2025. 

Bild wikipedia. Illustration av Vintergatan som visar dess armar och solens placering (originalbilden från NASA).