New Horizons mäter numera bakgrundsljuset i universum

 

Bild wikipedia på New Horizons. New Horizons svepte förbi Pluto för ett antal år sedan är nu långt ute i Kuiperbältet.

Hur mörk är rymden? Astronomer har länge ställt den frågan och nu kan de ha ett svar. Genom att utnyttja kapaciteten och den avlägsna positionen hos NASA:s rymdfarkost New Horizons på dess färd efter sitt besök vid bland annat Pluto 2015 har farkosten nu gjort de mest exakta och direkta mätningarna någonsin av den totala mängden ljus som universum genererar.

Mer än 18 år efter uppskjutningen och nio år efter den historiska utforskningen över Pluto finns New Horizons nu mer än 7,3 miljarder kilometer från jorden, i ett område i solsystemet som är tillräckligt långt från solen för att erbjuda den mörkaste rymden som finns tillgänglig för något existerande teleskop och för att ge en unik utsiktspunkt för att mäta den totala ljusstyrkan i universum.

"Om du håller upp din hand i rymden, hur mycket ljus från universum lyser på den?" frågade sig Marc Postman, astronom vid Space Telescope Science Institute i Baltimore och huvudförfattare till en av de vetenskapliga rönen i en ny rapport  med en detaljerad redogörelse av denna forskning och som publicerades i dagarna i The Astrophysical Journal. Vi har nu en bra uppfattning om hur mörk rymden verkligen är skriver Postman.

Resultatet visar att den stora majoriteten av det synliga ljuset vi får från universum genereras från galaxer. Viktigt är också att man inte fann  några bevis för signifikanta nivåer av ljus som produceras av källor som för närvarande inte är kända av astronomer.

Resultatet löser en gåta som har förbryllat forskare sedan 1960-talet, då astronomerna Arno Penzias och Robert Wilson upptäckte att rymden genomsyras av stark mikrovågsstrålning som förutspåddes vara en rest från BigBang. Denna upptäckt  ledde till att de fick nobelpriset i fysik 1978. Senare år fann astronomer även bevis på en bakgrund i universum av röntgenstrålning, gammastrålning och infraröd strålning från BigBang.

Att detektera bakgrunden av "vanligt" (eller synligt) ljus – mer formellt kallat den kosmisk optiska bakgrunden, eller COB – gav ett sätt att lägga ihop allt ljus som genereras av galaxer under universums tid innan NASA:s rymdteleskop Hubble och James Webb Space Telescope kunde se de svaga bakgrundsgalaxerna direkt (de första galaxerna).

New Horizons-observatörerna använde även data från långvågigt infrarött ljus insamlat vid  Europeiska rymdorganisationens ESA:sPlanck-uppdrag  av fält med en variation i stoftdensitet för att kalibrera nivån av denna långvågiga infraröda strålning- till nivån av synligt ljus. Det gjorde det möjligt  att exakt förutsäga och korrigera för närvaron av stoft som spridde  Vintergatans ljus i COB-bilderna – en teknik som inte var tillgänglig  under  2021 års test COB observationskörningen med New Horizons då resulterade i att de underskattade mängden stoftspritt ljus och överskattade överskottet av ljus från själva universum.

Men den här gången, efter att ha tagit hänsyn till alla kända ljuskällor som bakgrundsstjärnor och ljus som sprids av tunna moln av stoft i Vintergatan fann forskarna att den återstående nivån av synligt ljus var helt i linje med intensiteten hos det ljus som genererats av alla galaxer under de senaste 12,6 miljarder åren.

"Den enklaste tolkningen är att COB helt och hållet beror på galaxer", beskriver Lauer. "När vi tittar utanför galaxerna hittar vi mörker och inga fler ljuskällor."

"Detta nyligen publicerade arbete är ett viktigt bidrag till grundläggande kosmologi och något som bara kan göras med en avlägsen rymdfarkost som New Horizons (där denna befinner sig)", beskriver Alan Stern, forskningsledare för New Horizons vid Southwest Research Institute i Boulder, Colorado.

Det visar att vårt nuvarande och utökade uppdrag med New Horizons ger viktiga vetenskapliga bidrag långt utöver den ursprungliga avsikten med detta uppdrag som var utformat för att göra de första utforskningarna av Pluto- och några objekt i form av asteroider i Kuiperbältet på nära håll.

Fyndet av ett länge sökt elektriskt fält runt Jorden

 

Bild https://science.nasa.gov  Detta elektriska fält är dubbelriktat, eller "ambipolärt", eftersom det fungerar i båda riktningarna. Joner drar ner elektronerna som sjunker med gravitationen. Samtidigt lyfter elektroner joner till högre höjder när de försöker fly ut i rymden, som en liten hund som drar i sin  ägares koppel. Nettoeffekten av det ambipolära fältet är att utvidga atmosfärens höjd och lyfta några joner tillräckligt högt för att dessa ska fly med polarvinden ut i rymden. Animation: NASA/Conceptual Image Lab/Wes Buchanan/Krystofer Kim

Sedan slutet av 1960-talet har rymdfarkoster som flyger över jordens poler upptäckt en ström av partiklar som flödar ut från vår atmosfär ut i rymden. Teoretiker hade tidigare förutspått detta utflöde och kallade det "polarvinden", men förstod inte dess orsak.

En viss mängd utflöde från vår atmosfär var förväntad. Intensivt, ofiltrerat solljus bör få vissa partiklar från vår atmosfär att försvinna ut i rymden likt ånga som avdunstar från en kastrull med vatten. Men den observerade polarvinden var mystisk. Många partiklar i den var kalla och det fanns inga tecken på att de hade värmts upp och  färdades  i överljudshastighet.

"Det måste därför vara något som drar de här partiklarna ur atmosfären", bekriver Glyn Collinson, huvudforskare för Endurance vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, huvudförfattare till en artikel om fenomenet. Forskare misstänkte ett elektriskt fält.

Det hypotetiska elektriska fältet, som genererades på subatomär skala förväntades vara mycket svagt men med effekt som kändes över hundratals kilometer. I årtionden var det omöjligt att upptäcka fältet inom gränserna för befintlig teknik.

2016 började Collinson och hans team arbeta med att utveckla ett nytt instrument  för uppgiften att mäta jordens ambipolar diffusion .

Med hjälp av observationer från en suborbital (kastbanefärd) av NASA-raket 

har nu ett internationellt forskarlag för första gången lyckats mäta ett elektriskt fält som finns runt hela Jorden och som tros vara lika grundläggande för jorden som dess gravitations- och magnetfält. Det är känt som ambipolar diffusion  och forskare antog redan för över 60 år sedan att det var anledningen till att Jordens atmosfär kunde fly ovanför jordens nord- och sydpol. Mätningar från  NASA:s Endurance-uppdrag har nu bekräftat existensen av ambipolar diffusion fältet och kvantifierat dess styrka, avslöjat dess roll i att driva atmosfärisk flykt och forma vår jonosfär. 

Att förstå de komplexa rörelserna och utvecklingen av vår planets atmosfär ger ledtrådar inte bara till jordens historia utan ger oss också insikt i andra planeters ev fält  och avgör vilka som kan vara gästvänliga för liv.

En artikel om upptäckten publicerades onsdagen den 28 augusti 2024 i tidskriften Nature.

Istäcken på Mars visar spår av klimatet för länge sedan

 

Bilden publicerad av https://faculty.dartmouth.edu  Mars polaristäcke (NASA/JPL/Space Science Institute/USGS)

De spiralmönster i isen som ses på bilden ovan består av omväxlande lager av is och damm och är 400 till 1 000 meter djupa, liknande lager kan inte ses någonstans på jorden.

"Men vi förstår inte varför de bildats eller hur de utvecklas över tid?" beskriver Katherine Lutz som är doktorand vid Guarini School of Graduate and Advanced Studies och National Science Foundation Fellow professor Marisa Palucis laboratorium vars forskningsområden inkluderar planetarisk landskapsutveckling och ställer frågorna. "Varför är de här? Hur kan vi förstå de här lagrens ursprung?"

– Mars har genomgått massiva klimatförändringar och vi som planetforskare ägnar mycket tid åt att försöka förstå detta, beskriver Palucis. "Frågan om hur mycket vatten som har flödat över dess yta (och när)."

I forskning från 2013 föreslogs att dessa "dalar som ses på bilden" kan ha orsakats av katabatiska vindar – vindar som börjar röra sig snabbt, orsakar erosion och sedan snabbt sjunker i styrka och avtar vilket då resulterar i avlagringar.  Som ett resultat av detta kan man förvänta sig att dalarna har asymmetriska väggar samt molnformationer som svävar över dem som motsvarar katabatisk vindaktivitet.

Tillsammans med Robert Hawley, professor i geovetenskap vid Palucis och Geovetenskap, analyserade Lutz ett decennium av bilder och data från Mars och upptäckte att medan 80 procent av dalarna verkligen var asymmetriska, var ungefär 20 procent inte det. Snarare bildar trågen på de yttre kanterna av inlandsisen en ganska enhetlig "V"-form med väggarna som på båda sidor mäter ungefär samma höjd. Dessutom var det inte alla dalar som hade ett molntäcke.

I en artikel som publicerades under 2024 i Journal of Geophysical Research: Planets, beskriver forskarna att dessa yttre dalar är yngre än de i mitten av polarisen och sannolikt orsakats av kraftig erosion kontra en katabatisk vindcykel. Det kan tyda på, beskriver Lutz, att det för 4 till 5 miljoner år sedan skedde en förändring i Mars klimat som förändrade planetens vattencykel vilket fick vindar, moln och is att flöda annorlunda än tidigare.

Något skedde som efter hand bildade den Mars vi ser idag. Men vad som skedde och varför är ännu en gåta. Då det gäller de katabatiska vindarnas effekt  och brist på molnformationer över vissa dalar bör man i analysen ta hänsyn till Mars atmosfärs tunnhet, gravitationen på Mars och geografin där dessa moln saknas. Men det kanske de gjort har ej läst rapporten.

Hubbleteleskopets ultravioletta bild av en spektakulär stjärnhop

 

Bild https://science.nasa.gov/ på stjärnhopen NGC 346 som finns i dvärggalaxen(en satellitgalax till Vintergatan) Lilla Magellanska molnet. NASA, ESA och C. Murray (Space Telescope Science Institute); Bildbehandling: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

De heta stjärnor som ingår i stjärnhopen NGC 346 släpper lös en störtflod av strålning och energirika utflöden som eroderar de gasrika och stoftrika områdena i den omgivande nebulosan N66. Dussintals heta, blå och tunga stjärnor lyser i NGC 346, och astronomer beskriver att denna hop innehåller mer än hälften av de kända tunga stjärnorna i det Lilla Magellanska molnet.

Det är inte första gången som Hubbleteleskopet observerat denna hop men den nya bilden visar NGC 346 i ultraviolett ljus tillsammans med en del data i synligt ljus. Ultraviolett ljus hjälper forskare att förstå mer om stjärnbildning och utveckling och Hubbles skarpa upplösning och position som inte hindras Jordens UV-blockerande atmosfär är det enda teleskopet som har förmågan att göra dessa observationer inom det ultravioletta spektrat .

Observationerna samlades in för att lära oss mer om hur stjärnbildning formar det interstellära mediet den gas som finns i den till synes tomma rymden i en galax med låg metallicitet som i det Lilla Magellanska molnet. Astronomer kallar grundämnen tyngre än väte och helium för "metaller", och det  Lilla Magellanska molnet innehåller färre metaller jämfört med de flesta delarna inom vår Vintergata. Detta tillstånd bidrar till att Lilla Magellanska molnet är ett utmärkt exempel på en galax som liknar de som fanns i det tidiga universum då mycket få tunga grundämnen fanns.

NASA:s Nancy Grace Roman Space Telescopes solpaneler godkända

 

Bild wikipedia på Nancy Grace Roman Space Telescope

Nancy Grace Roman Space Telescope (Roman) är ett framtida rymdobservatorium som ska se i det infraröda fältet och som ska bli än starkare och se än längre än Webbteleskopet. Det beräknas att det ska sändas upp under 2026. Det ska studera exoplaneter, mörk energi och galaxer.

NASA:s Nancy Grace Roman Space Telescopes Solar Array Sun Shield har nu framgångsrikt klarat de senaste testerna på test-solpanelen vilket visar att monteringen är på rätt väg (tvillingpanelen ska monteras på observatoriet men fungerar testpanelen ska den som ska upp också fungera då de är likartade)) för att slutföras enligt schemat. Panelerna är utformade för att driva och skugga observatoriet från solen vilket möjliggör observationer under uppdraget och hjälper till att hålla instrumenten svala.

Det romerska teamet har utvecklat två uppsättningar solpaneler – ett som kommer att vara ombord på observatoriet och en annan som en teststruktur som används specifikt för preliminära bedömningar.

Ingenjörer vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, utvärderade testversionen i en termisk vakuumkammare som simulerar de varma och kalla temperaturerna och lågtrycksmiljön som panelen ska klara av i rymden. Eftersom panelen kommer att stuvas undan till uppskjutningen övade teamet på att placera ut den under rymdliknande förhållanden.

Nästa vår kommer flygversionen av Solar Array Sun Shield att installeras på den romerska rymdfarkosten. Sedan kommer hela rymdfarkosten att genomgå grundliga tester för att säkerställa att den håller under uppskjutningen och presterar som förväntat i rymden.

För att virtuellt besöka en interaktiv version av teleskopet, besök: https://roman.gsfc.nasa.gov/interactiv/

”Rymdskrotet” som föll i Östra Kapprovinsen i Sydafrika

 

Bild wikipedia som visar var Östra Kapprovinsen finns i Sydafrika.

Forskare vid Wits University och Nelson Mandela University övervakade meteoritnedslaget liksom media, online-rapporter från allmänheten kom om det som först ansågs vara "rymdskrot" som kommit in i jordens atmosfär mellan 8:30 och 9 på söndagsmorgonen den 25 augusti 2024. Ögonvittnen såg och några filmade den strimma av starkt ljus på himlen över St Francis Bay i Östra Kapprovinsen i Sydafrika som sågs.

En del spekulerade i att det kunde vara rymdskrot från en satellit som kommit in i atmosfären på en relativt låg bana och bröts upp. Kaptenen på en valskådningsbåt rapporterade att han sett föremål hamna i havet utanför Cape St Francis.

Men, beskrev professor Roger Gibson från Wits School of Geosciences, "Baserat på vetenskaplig bedömning stämmer händelsen med rymdskrot inte istället stämmer det överens med en stenig asteroid ungefär lika stor som en bil som kom in i jordens atmosfär i mycket hög hastighet. Friktionen med atmosfären skapade ett spektakulärt eldklot och fick objektet att brytas sönder under inflygningen."

Han tillade: "Vi har rapporter om att någon har hittat flera fragment av en meteorit nära Kirkwood i Östra Kapprovinsen, över 100 km från Cape St Francis. Detta kan tyda på ett stort nedslagsområde."

Wits University har ett av få internationellt ackrediterade arkiv för meteoriter i Sydafrika. Gibson och hans kollegor håller ett vakande öga på meteoritfynd och meteoritnedfall i landet. Det senaste meteorfallet utöver ovan  i Sydafrika skedde i Lichtenburg 1973.

"Meteoriter är sällsynta och har ett djupt vetenskapligt värde eftersom de ger oss en glimt av vårt solsystems uppbyggnad och tillblivelse så det är oerhört viktigt för oss att spåra och hitta möjliga meteoriter som kan ha fallit i vårt land", beskriver Gibson. "Hur de interagerar med jordens atmosfär vid inträdet är också viktigt att ha kontroll på eftersom de utgör ett potentiellt hot."

Endast 51 meteoriter har dokumenterats i Sydafrika, och endast 22 meteoritnedfall har registrerats. Precis som fossiler är meteoriter föremål av nationellt arv och försäljning och handel med meteoriter regleras i lag genom South African Heritage Resources Act.

Gibson och Wits-kollegorna professor Lew Ashwal och dr Leo Vonopartis, tillsammans med dr Carla Dodd från institutionen för geovetenskaper vid NMMU  är mycket intresserade av att lära sig mer om söndagens meteorit och bjuder in alla som har sett, hört eller hittat något som de kan misstänka är relaterat till meteorithändelsen att kontakta dem.

"En del människor hörde en ljudbang så långt bort som Plettenberg-bukten – över 200 km från Gqberha. Andra kände jordskakningar orsakade av ljudbangen eller såg meteoriten. Vi skulle vara mycket intresserade av att höra från eventuella vittnen till den här händelsen, beskriver Gibson.

 – Det här är ett perfekt tillfälle för människor att engagera sig i medborgarforskning. Vi vill veta vad folk såg eller hörde så att vi kan pussla ihop meteorens bana och även om någon tror sig ha hittat några meteoritfragment. Vi vill att människor ska spela in sina upplevelser och kontakta oss för att berätta sina historier.

För ett otränat öga kan meteoriter se ut som vanliga stenar. De bör dock ha ett jämnt, glasartat svart utseende – kallat fusionsskorpan – som bildas när meteoriten förbränns när den kommer in i atmosfären. Många är magnetiska. Insidan av meteoriten  ser ut som en vanlig sten.

Om man skulle hitta bitar av en meteorit bör man vara försiktig så att man inte förstör eller skadar dem.

"Innan du rör vid den, fotografera den på marken och ta flera fotografier av dess omgivning. Anteckna en GPS-nål för var du hittade den, slå in den i en bit aluminiumfolie och lägg den säkert i en påse med dragkedja och kontakta oss sedan för att hämta den. Allt detta ger viktig vetenskaplig information, beskriver Vonopartis.

Jag tror många av oss har hittat små hårda kolsvarta blanka och välpolerade stenar som barn utan att ha tänkt på att de kan ha kommit från rymden och är  en meteorit. Jag är en av dem.

Hur sannolikhet är det att livet har sitt ursprung på jorden?

 

Bild https://negativespace.co/couple-love/

 

Astrobiolog Manasvi Lingam vid Florida Tech  har uppställt modeller för förenklade representationer av verkligheten.  Modellerna har två huvuduppgifter innebärande att hjälpa forskare att göra förutsägelser och erbjuda  alternativa experiment till annars kostsamma eller opraktiska experiment. Så var fallet med Lingams nyligen publicerade analys om livets potentiella ursprung på jorden.

“A Bayesian Analysis of the Probability of the Origin of Life per Site Conducive to Abiogenesis” publicerad den 19 augusti i tidskriften Astrobiology där utöver Lingam Ruth Nichols, nyligen utexaminerad från Florida Tech och astrobiologen Amedeo Balbi från University of Rome visar hur de utarbetat  modellerer över förhållandet mellan hypoteser som förutsäger ett varierande antal potentiella platser för uppkomsten av liv från icke-liv på jorden och sannolikheten för livets uppkomst på platser bortom Jorden.

En Bayesiansk inferens är en analys där tidigare kunskap används för att uppskatta efterföljande sannolikhet. I modellerna fokuserade forskarna på möjligheten att livet på Jorden har sitt ursprung på själva jorden. Så eftersom det är fastställt att det finns liv på jorden, antar denna modell att livet fick sitt ursprung på jorden minst en gång. 

Lingam beskriver att detta är är en av de första gångerna han specifikt studerar livets uppkomst. Han har dock modellerat flera intilliggande frågor som utvecklingen av teknikbaserad intelligens.

Forskarna sammanställde potentiellt det som kan ses som livskraftiga platser där liv kan ses bli möjligt och liv kan uppstå. Platser som har identifierats i tidigare forskning var och en med olika nivåer av gynnsamhet för livets uppkomst. De inkluderade flera olika miljöer allt från undervattensvulkaner till såpbubblor och tjära till naturliga kärnreaktorer liknande den som bildades i Gabon för två miljarder år sedan. 

Två huvudfrågor formade deras modeller: 1. hur många platser på jorden kan liv ha uppstått? 2. Vad är sannolikheten för att liv faktiskt uppstår från en av dessa platser? Målet med studien var inte att direkt svara på frågorna utan att hitta det mest exakta sättet att tolka de data som modellerna visade.

Lingam förutspådde till en början att tillgången till av urable platser  (platser på en planet där liv kan uppkomma))  skulle skapa en högre sannolikhet för att liv skulle uppstå på jorden. Tänk att när du köper fler lotter kommer dina chanser att vinna att öka.

Istället blev resultatet det rakt motsatta i detta scenario. Lingam fann att när man jämförde det större antalet platser med det mindre antalet var sannolikheten för liv per plats nästan omvänt relaterad till antalet platser (ex vatten.

– Det är de två situationerna som finns här. En där det finns många platser, men det är mycket låg sannolikhet [för liv] per plats. Och den andra där det finns väldigt få platser, men det är en väldigt hög sannolikhet per plats.

Ja, det här resultatet var osannolikt beskriver han och är därför en viktig kunskap.

"Normalt sett är 'ju mer, desto bättre' inställningen för många saker i livet", beskriver Lingam. – Men mer är inte alltid bättre. Om det är färre, men det är rätt sorts färre, då kan det faktiskt vara bättre.

Med andra ord, i den modell där jorden hade färre urable sites totalt sett, drog forskarna slutsatsen att sannolikheten för att liv uppstod på en given plats ökade. De fastställde att en större chans att liv bildas kan vara mer sannolik när ureabla platser är sällsynta och rikligt med urabla platser kan minska sannolikheten för liv på en given plats.

Därifrån drog de slutsatsen att det mindre urvalet av platser, som avslöjade en högre sannolikhet för liv på en viss plats, sannolikt innehöll mer gynnsamma miljöer.

Resultatet tyder på att inom det bayesianska ramverket kan begränsningar av tillgången på lämpliga miljöer för livets uppkomst på jorden ge värdefulla insikter om sannolikheten för och frekvensen av liv på andra håll i universum.

Ett oväntat resultat som det är värt att fundera över och fortsätta forska vidare inom. Vår verklighetskunskap och förförståelse ska vi vara försiktiga med att ta som utgångskunskap så länge vi inte vet mer om verkligheten och kosmos.