Upptäckten av ett tidigare okänt fenomen som påverkar Van Allenbältena.

 

Två forskare vid University of Alaska Fairbanks har upptäckt en ny typ av elektromagnetisk våg vilken transporterar en betydande mängd blixtenergi (energi från åskväder) till jordens magnetosfär.

Vikas Sonwalkar, professor emeritus och Amani Reddy, biträdande professor upptäckte den nya typen av våg. Vågen transporterar blixtenergi, som kommer in i jonosfären på låga breddgrader och fortsätter upp till magnetosfären. Energin reflekteras uppåt av jonosfärens nedre gräns till cirka 55 mils höjd på det motsatta halvklotet.

Tidigare har man trott, skriver författarna, att blixtenergi som kommer in i jonosfären på låga breddgrader förblir fångad i jonosfären och därför inte når de två Van Allenbältena. Bältena (det inre och det yttre) består av två lager av laddade partiklar som omger Jorden och hålls på plats av jordens magnetfält.

"Vi som samhälle är beroende av rymdteknik", säger Sonwalkar. "Moderna kommunikations- och navigationssystem, satelliter och rymdfarkoster med astronauter ombord stöter på skadliga energirika partiklar från strålningsbältena, vilket kan skada elektronik och även orsaka cancer.

"Att ha en större kunskap av dessa strålningsbälten och de olika elektromagnetiska vågor som finns här som dessa som kommer från markbundna blixtar är avgörande för mänsklig trygghet i rymden", beskriver han.

Jonosfären är ett lager av jordens övre atmosfär som kännetecknas av en hög koncentration av joner och fria elektroner. Den uppstår av solstrålning och kosmisk strålning, vilket gör den ledande och den är avgörande för radiokommunikation eftersom den reflekterar och modifierar radiovågor.

Jordens magnetosfär är ett område i rymden som omger planeten och skapas av jordens magnetfält. Det ger en skyddande barriär som förhindrar de flesta av solvindens partiklar från att nå atmosfären och skada liv och teknik.

I sin forskning använde författarna plasmavågsdata från NASA:s Van Allen Probes, som sköts upp 2012 och var i drift fram till 2019, och blixtdata från World Wide Lightning Detection Network.

En majoritet av blixtarna inträffar på de låga breddgraderna, i tropiska och subtropiska områden som ofta är utsatta för kraftiga åskväder.

Sonwalkar och Reddys forskning stöds av anslag från National Science Foundation och NASA EPSCoR, det etablerade programmet för att stimulera konkurrenskraftig forskning.

Forskningsresultatet publiceras nyligen i Science Advances.

Bild wikipedia på Jordens inre och yttre strålningsbälten.

Vad fick den röda stjärnan att snabbt röra sig genom Vintergatan

 

Det ser ut som om solen är stationär medan planeterna i solsystemet rör sig men inte heller solen  är stationär utan kretsar runt Vintergatan med en hastighet av cirka 220 kilometer per sekund.

Hur snabbt det än kan tyckas har nu en svagt lysande röd stjärna upptäckts röra sig ännu snabbare därute med en hastighet av cirka 600 kilometer per sekund.

Stjärnan som har en mycket låg massa och som rör sig i  "hyperhastighet" har upptäckts med hjälp av medborgarforskare och ett team av astronomer i USA  med hjälp av flera teleskop, ex två på Hawaii – W. M. Keck-observatoriet på Maunakea, Hawaii Island och University of Hawaii Institute for Astronomy Pan-STARRS på Haleakalā, Maui. Stjärnan finns 400 ljusår från jorden och är den närmast kända hyperhastighetsstjärnan till oss.

Men mer anmärkningsvärt är att  stjärnan kan röra sig på en bana som kan resultera i att den en lämnar Vintergatan helt och hållet.

Studieresultatet var under ledning av Adam Burgasser, professor i astronomi och astrofysik vid University of California (UC) i San Diego har nyligen accepterats för publicering i The Astrophysical Journal Letters och finns tillgänglig i preprint-format på arXiv.org.

Stjärnan har beteckningen CWISE J124909+362116.0 upptäcktes först av några av de över 80 000 frivilliga medborgarforskare som deltar i projektet Backyard Worlds vilka söker efter Planet 9  och i detta arbete kammar igenom enorma mängder data som samlats in under de senaste 14 åren vid NASA:s Wide-field Infrared SurveyExplorer (WISE) -uppdrag. 

Bild wikipedia Proxima Centauri, solsystemets närmaste grannstjärna i rymden (4,2 ljusår) är även den en röd dvärgstjärna. Dock ej den som ovan inlägg handlar om.

Hubbles konstant kanske inte behövs för att förklara expansionen av universum.

 

Vi har vetat att universum expanderar över tid sedan 1929 då astronom Edwin Hubble gjorde mätningar som indikerade att de mest avlägsna galaxerna upptäcktes röra sig bort från jorden snabbare än de närliggande galaxerna. Men det har varit förvånansvärt svårt att fastställa den exakta siffran för hur snabbt universum expanderar just nu.

Hubblekonstanten är viktig för att förstå universums bakgrundshistoria. Det är en viktig del av vår modell av hur universum utvecklas över tid. Men nya mätningar från det kraftfulla James Webb Space Telescope tyder på att det kanske inte finns någon konflikt som "Hubblespänningen, trots allt.

I en artikel som publicerats i Astrophysical Journal nyligen har kosmolog Wendy Freedman vid University of Chicago och hennes kollegor analyserat nya data som tagits fram av NASA:s James Webb Space Telescope.Data som visar avståndet till tio närliggande galaxer vilka nu fick ett nytt värde av den hastighet utifrån hur universum expanderar just nu.

Resultatet blev 70 kilometer per sekund per megaparsek vilket överlappar den andra  metoden där Hubblekonstanten ingår. "Baserat på dessa nya JWST-data och med hjälp av tre oberoende metoder, finner vi inga starka bevis för en Hubblespännings existens", beskriver Freedman som är en välrenommerad astronom och professor i astronomi och astrofysik vid John and Marion Sullivan University vid University of Chicago.

Tvärtom ser det ut som om vår kosmologiska standardmodell för att förklara universums utveckling håller och inte har behov av Hubbles konstant. Framtida observationer med JWST kommer nu att vara avgörande för att bekräfta eller motbevisa Hubblespänningen och bedöma konsekvenserna inom kosmologin beskriver Barry Madore, medförfattare till studien vid Carnegie Institution for Science och gästlärare vid University of Chicago.

Övriga författare till artikeln var UChicago-forskaren In Sung Jang, Taylor Hoyt (PhD'22, nu vid Lawrence Berkeley National Laboratory) och UChicago-doktoranderna Kayla Owens och Abby Lee.

Bild wikipedia. Hubblediagram. Passning av Hubbles lag till rödförskjutningshastigheter. Det finns olika bestämningar av Hubblekonstanten.

AMS-detektorn ombord på ISS fann mer kosmisk strålning bestående av deuteroner än man förväntat

 

Deuterium (tungt väte) är en stabil isotop bestående av väte där atomkärnan innehåller en neutron utöver den proton som kännetecknar den vanliga väteisotopen protium. Deuterium utgör 0,0156 procent av vätet på jorden.

Kosmisk strålning förbryllar forskare. Den senaste analysen av data som samlats in av Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) ombord på den internationella rymdstationen ISS har avslöjat ett överraskande överskott av kosmisk strålning bestående av deuterium vilket är atomkärnor som består av en proton och en neutron.

Upptäckten beskrivs i en artikel publicerad i Physical Review Letters och läggs till den växande listan över oväntade resultat från detektorn vid CERN där man  samlat in spår av mer än 238 miljarder kosmiska strålar av partiklar av skilda slag sedan den började samla in data 2011 från ISS (den internationella rymdstationen).

Partiklar av kosmisk strålning kan delas in i två huvudklasser: primära och sekundära. Primär kosmisk strålning bildas i kosmiska källor som supernovaexplosioner medan sekundär kosmisk strålning produceras i växelverkan mellan primär kosmisk strålning och det interstellära mediet (gasen och stoftet mellan stjärnorna).

I den senaste studien undersöktes inom AMS-samarbetet data från 21 miljoner kosmiska deuteroner som upptäckts från maj 2011 till april 2021. Genom att undersöka hur antalet, eller "flödet", av deuteroner varierar med partikelmoment över elektrisk laddning fann AMS-teamet överraskande egenskaper.

Deuteroner bildas på samma sätt som helium-3-kärnor, i kollisioner mellan primära helium-4-kärnor och andra kärnor i det interstellära mediet (rymden mellan stjärnorna). Om så verkligen är fallet bör flödesförhållandet mellan deuteron-helium och helium-4 likna flödesförhållandet mellan helium och helium-4.

Men det är inte vad man inom AMS upptäckt. AMS-data visar att dessa förhållanden skiljer sig markant över en styvhet på 4,5 gigavolt (GV), där förhållandet mellan deuteron-helium-4 och helium-4 faller mindre brant med styvheten än förhållandet helium-3-till-helium-4. Dessutom, och återigen mot förväntningarna, visar data att över en styvhet på 13 GV visar data att deuteronflödet är nästan identiskt med det för protoner som är primära kosmiska strålar.

För att uttrycka det enkelt har AMS hittat fler deuteroner än förväntat från kollisioner mellan primära helium-4-kärnor och det interstellära mediet.

– Det är ganska svårt att mäta deuteroner på grund av den stora kosmiska protonbakgrunden, beskriver Samuel Ting, talesperson för AMS. Våra oväntade resultat fortsätter att visa hur lite vi vet om kosmisk strålning. Med den kommande uppgraderingen av AMS för att öka dess acceptans med 300 % kommer AMS att kunna mäta all laddad kosmisk strålning med en procents noggrannhet och ge en experimentell grund för utvecklingen av en bättre teori om kosmisk strålning.

Bild https://ams02.space/detector Omedelbart efter installationen den 19 maj 2011 i form av en extern nyttolast på U.S. ISS National Laboratory startades AMS och började registrera och överföra data.

Gasstrålning upptäckt komma från stjärnor under bildning.

 

NASA:s James Webb Space Telescope har fångat ett nytt fenomen. De klarröda strimmorna längst upp till vänster i bilden ovan från den 20 juni 2024 föreställer  protostjärnutflöden – gasstrålar från nya stjärnor som alla lutar i samma riktning.

Bilden stöder astronomernas antagande att när moln besående av gas och damm kollapsar och bildar stjärnor, tenderar dessa stjärnor att rotera i samma riktning. Innan Webbteleskopet sågs  dessa objekt som klumpar i teleskopen eller var de osynliga i optiska våglängder. Men Webbs känsliga infraröda teleskop kunde tränga igenom det tjocka stoftet av damm och gas och avslöja stjärnorna och deras utflöden.

Bild https://www.nasa.gov  I den här bilden av Ormnebulosan som finns i stjärnbilden Ormen  från NASA:s James Webb Space Telescope har astronomer hittat en grupp protostellära utflöden i linje inom ett litet område (det övre vänstra hörnet). Ormnebulosan är en reflektionsnebulosa vilket innebär att den består av ett moln av gas och stoft som inte skapar sitt eget ljus, utan istället lyser genom att reflektera ljuset från stjärnor nära eller inuti nebulosan.

NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (NASA-JPL), Joel Green (STScI)

Allmänheten uppmanas hjälpa till med att söka efter nya svarta hål

 

Dutch Black Hole Consortium  har lanserat en 8-språkig version av BlackHoleFinder-appen en app som medborgare över hela världen kan använda till att hjälpa astronomer  identifiera okända nybildade svarta hål. Tidigare var app endast tillgänglig på nederländska och engelska. Nu finns den även på spanska, tyska, kinesiska, bengali, polska och italienska vilket kraftigt ökar antalet personer som kan komma åt medborgarforskningsappen på sitt modersmål.

Medborgare runt om i världen uppmanas att hjälpa astronomer att identifiera vilka källor som är intressanta och bör följas upp  ex potentiella kilonovor och vilka källor som är falska källor. Den första, och hittills enda, observationen av en kilonova gjordes den 18 augusti 2017: en kort ljusblixt som orsakades av att två neutronstjärnor slogs samman. Denna sammanslagning resulterade i bildandet av ett svart hål med massa som en stjärna. Det var en unik händelse.

Förutom en ljusblixt detekterades även gravitationsvågor under millisekunder fram till sammanslagningen. Det var första gången som astronomer kunde detektera både gravitationsvågor och elektromagnetisk strålning från en händelse som denna.

En kilonova är en övergående astronomisk händelse som inträffar i ett kompakt dubbelstjärnsystem när två neutronstjärnor eller en neutronstjärna och ett svart hål smälter samman. Dessa sammanslagningar tros producera gammablixtar och avge stark elektromagnetisk strålning och kallas "kilonovor

Bild wikipedia En visuell tolkning av ett svart hål eller neutronstjärna med en närliggande stjärna utanför dess Roche-gräns (följ gärna länken här för att se en intressant förklaring bild för bild på hur Rochegräns fungerar i förhållande till ett objekt) Infallande materia bildar en ackretionsskiva samtidigt som materia runt om med mycket hög energi slungas ut i form av strålar.

Sammansmältningar av neutronstjärnor belyser kvarkmateriers värld

 

Neutronstjärnor består av resterna av gamla stjärnor som har fått slut på sitt kärnbränsle och genomgått en supernovaexplosion och en efterföljande gravitationskollaps. Även om kollisioner eller binära sammanslagningar av neutronstjärnor  är sällsynta kan dessa våldsamma händelser störa själva rumtiden och ge gravitationsvågor som kan upptäckas på jorden fast de skett hundratals miljoner ljusår bort.

Under en neutronstjärnkollision ändrar stjärnorna snabbt form och värms upp, något som orsakar förändringar i materiens tillstånd. Sammanslagningen kan även ge upphov till kvarkmateria, där elementarpartiklarna kvarkar och gluoner, vanligtvis inneslutna i protoner och neutroner, frigörs och börjar röra sig fritt. 

Professor Aleksi Vuorinen vid Helsingfors universitet förklarar hur vår förståelse för enskilda neutronstjärnors egenskaper har förbättrats avsevärt under de senaste åren. Men vi förstår fortfarande inte helt vad som händer vid den högsta densitet som uppnås eller i de dynamiska miljöer som uppstår vid kollisionerna.

– Att beskriva neutronstjärnkollisioner är utmanande för teoretiker eftersom alla konventionella teoretiska verktyg verkar bryta ihop på ett eller annat sätt i dessa tidsberoende och extrema system, beskriver Vuorinen.

Ett nyckelbegrepp i studiet av neutronstjärnkollisioner är bulkviskositeten innebärande att neutronstjärnmateria av partikelinteraktioner som motstår flödet i systemet. Forskare vid Helsingfors universitet har tillsammans med sina kollegor utomlands lyckats bestämma viskositeten hos tätpackad kvark genom att kombinera två olika teoretiska metoder. En av metoderna som användes baserades på strängteorin medan den andra bygger på störningsteorin som är en klassisk metod inom kvantfältteori.

I allmänhet beskriver man olik viskositet som hur "klibbigt" flöde av en given vätska är. Det mest kända exemplet är skjuvviskositet  vars effekter kan ses i flödet av ämnen som honung och vatten: honung flyter långsamt eftersom det har hög viskositet, medan vatten flyter snabbt på grund av dess lägre viskositet.

Bulkviskositet å andra sidan, beskriver energiförlust i ett system som genomgår radiella svängningar vilket innebär att dess densitet ökar och minskar  periodiskt. Det är  sådana svängningar som sker då neutronstjärnor sammanslås vilket gör bulkviskositet till den mest centrala transportkoefficienten i neutronstjärnkollisioner.

I en studie som nyligen publicerades i Physical Review Letters bestämdes viskositeten hos kvarkmateria på två sätt: med hjälp av den så kallade AdS/CFT-dualiteten, vanligen kallat holografi och störningsteorin.

Inom holografi bestäms egenskaperna i starkt kopplade kvantfältteorier genom att studera gravitationen i ett högre dimensionellt krökt rum. När det gäller kvarkmateria  att systemet  beskrivas vid de densiteter och temperaturer som uppkommer vid neutronstjärnkollisioner genom växelverkan inom kvantkromodynamik (QCD) som är teorin om den starka kärnkraften som i detta sammanhang är mycket stark. På grund av tekniska skäl kan metoden dock inte direkt beskriva QCD utan man undersöker snarare detta genom den  fenomenologiska metoden. 

Den andra metoden som används i  arbetet, störningsteorin, är kanske det mest använda verktyget inom teoretisk partikelfysikforskning. I detta tillvägagångssätt bestäms fysiska storheter som potensserier i kopplingskonstanter i en teori som beskriver styrkan i interaktionen. Denna metod kan beskriva QCD direkt men är bara tillämpbar vid densitet långt över de som finns i neutronstjärnor.

Till forskarnas glädje ledde de två metoderna till mycket likartade resultat vilket förstärkte teorin att viskositeten i kvarkmateria når sin topp vid betydligt lägre temperaturer än i kärnmateria.

– Resultaten kan bli till hjälp vid tolkningen av framtida observationer. Vi kan till exempel leta efter viskösa effekter i framtida gravitationsvågsdata och frånvaron av sådana vilket kan avslöja om kvarkmateria bildas vid neutronstjärnkollisioner beskriver universitetslektor Niko Jokela.

Forskningen genomfördes i ett internationellt samarbete med starkt finländskt deltagande i gruppen på nio författare i studien  där professor Aleksi Kurkela från Stavangers universitet gruppledare var Matti Järvinen från Asia Pacific Center for Theoretical Physics i Sydkorea och postdoktoral forskare Saga Säppi från Münchens tekniska universitet ingick.

Bild https://www.helsinki.fi/en/news Under en neutronstjärnkollision ändrar stjärnorna snabbt form och värms upp vilket orsakar förändringar i materiens tillstånd. Sammanslagningen kan också ge upphov till kvarkmateria där elementarpartiklarna kvarkar och gluoner, vanligtvis inneslutna i protoner och neutroner frigörs och börjar röra sig fritt.

Enligt forskningsresultat i kvarkmateria når bulkviskositetensin topp vid betydligt lägre temperaturer än i kärnmateria. (Bild: University of Warwick/Mark Garlick)