Hubbleteleskopet zoomar in i galaxen Andromedas rosenröda slingor

 

Bild https://science.nasa.gov Forskare såg nyligen med hjälp av Hubbleteleskopet in i  Andromedas spiralarmar med syftet att analysera samlingen av stjärnhopar som är dolda i dessa. NASA, ESA, M. Boyer (Space Telescope Science Institute) och J. Dalcanton (University of Washington); Bildbehandling: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Stjärnhopar lyser upp det interstellära mediet (gasen mellan stjärnorna) i Andromedagalaxen vilken finns cirka 2,5 miljoner ljusår bort. Andromedagalaxen är Vintergatans närmast liggande större galax och en gång i en avlägsen framtid blir dessa galaxer en enda. Andromedia är på kollisionskurs mot oss eller tvärtom hur man vill se det. Denna sammanslagning sker om ca 2-4 miljarder år.  

Andromeda är likt Vintergatan en spiralgalax. Andromedas slingrande armar är en av dess mest anmärkningsvärda kännetecken. NASA:s rymdteleskop Hubble zoomade in dessa för att ta en närmare titt på en av dessa armar den i nordost och avslöjade då att delar i denna bestod av joniserad gas. Områden med gas –är vanliga i spiralgalaxer och oregelbundna galaxer och tyder ofta på att nya stjärnor bildas där.

Forskare vid Goddard Space Flight Center Maryland, undersökte Andromedas spiralarmar med hjälp av Hubbles Advanced Camera for Surveys (ACS) och Wide Field Camera 3 (WFC3) för att analysera samlingen av stjärnor som ligger dolda i dessa armar. Med ACS och WFC3:s breda spektrala täckning kunde Hubble kika in i gasen och observera ett urval av de stjärnor som finns där. Studien sträckte sig över ett stort antal stjärnor, vilket inte bara gav en tydlig bild av Andromedas stjärnhistoria och mångfald utan också gav mer kunskap om stjärnors bildning och utveckling överlag. Genom att undersöka dessa stjärnor i vårt lokala kosmiska grannskap kan forskare bättre förstå mer om de som finns i galaxer i det mer avlägsna universum.

De krossade sten för och fick insikt om att inget kan förutses

 

Bild från Hopkins Extreme Materials Institute.

Med hjälp av en ny teknik och avancerade datorsimuleringar avslöjade en forskargrupp att material kan bete sig på oväntade sätt när de träffas i höga hastigheter.

"Vår studie visar att olika delar av ett och samma material och till och med olika sandkorn kan bete sig på mycket olika vis fast de ingår i samma kollision med något", beskriver forskargruppens ledare Ryan Hurley, docent i maskinteknik vid Johns Hopkins Universitys Whiting School of Engineering och forskare vid Hopkins Extreme Materials Institute (HEMI). "Det vi hittade har potential att ligga till grund för tillämpningar som sträcker sig från asteroidavböjning till industriella processer som tillverkning av surfplattor."

Teamet avfyrade projektiler från en gaskanon med hastigheter upp till  2 km/s in i granulara prover bestående av aluminium och soda lime-glas och observerade provernas beteende under de första mikrosekunderna efter nedslaget. Även om experiment som detta vanligtvis görs på plats vid HEMI på JHU:s campus i Baltimore, ägde just detta rum vid Advanced Photon Source (APS) i Chicago eftersom det krävde användning av en  speciell röntgenanläggning för att visualisera nedslaget.

"Om du går till stranden kan du bara se sanden på ytan, men med röntgen kan du se vad som händer under sanden", beskriver Sohanjit Ghosh, doktorand i maskinteknik och artikelns huvudförfattare. – Vi kombinerade röntgenbilder med numeriska modeller som vi har utvecklat och det gör den tvådimensionella röntgenbilden till en tredimensionell process som ger oss en helhetsbild av vad som händer i tid och rum.

Forskarna fann  förutom att kemiska reaktioner leder värmen som skapas av intensiv kompression  att kornen spricker, smälter och stelnar igen.

"Det är intressant att se hur korn interagerar olika med varandra vid olika anslagshastigheter", beskriver Ghosh. "Vi fann att när man går till högre och högre hastigheter överförs så mycket termisk energi att kornen faktiskt smälter men sedan återbildas."

Teamet observerade att olika metalliska material uppvisar olika sätt att avleda energi vid kollision i hög hastighet. Material som aluminium absorberar energi genom att bilda defekter och plasticitet medan spröda material som soda lime-glas avleder energi genom att spricka och fragmentera.

Forskarna säger att dessa resultat kan ligga till grund för framtida uppdrag som liknar 2022 års DART-uppdrag,där en sond slog ner i en asteroid och ändrade dess bana. 

"Alla asteroider har ett lager av sand, som kallas regolit (en region av småsten, sand och damm som finns ovanpå berggrunden)  som yta och när något kolliderar med ytan är det regoliten som skingrar av anslagsenergin", beskriver Ghosh. "Från kombinationen av sådana modelleringar och experiment kan vi dra slutsatser om hur olika material i olika miljöer och påverkansförhållanden kommer att bete sig."

"Tidsramarna för experimenten var mycket korta några hundra nanosekunder", beskriver Ghosh. – Vi förbereder ett helt experiment i en månad och sedan är det över på några mikrosekunder.

Mohmad Thakur, biträdande forskare vid HEMI, var också medlem i forskargruppen vars arbete beskrivs i Journal of the Mechanics and Physics of Solids.

NASA:s MESSENGER-uppdrag vid Merkurius

 

Bild wikipedia

Messenger var en rymdsond vars syfte var att utforska planeten Merkurius yta och dess svaga magnetfält. När Messenger nådde Merkurius 14 januari 2008 och gick efter några förbiflygningar in i en omloppsbana runt planeten den 18 mars 2011  vilket första gången en rymdfarkost gick in i en omloppsbana runt Merkurius.

Messinger kretsade runt Merkurius i fyra år innan den kraschade ner på ytan i april 2015 och lämnade en ny kraterpå Merkurius Trots yttemperatur på upp till 450 grader Celsius fann MESSENGER bevis på att det finns fruset vatten i kratrar på planetens poler. Den avslöjade också en komplex geologisk historia och bevis på att Merkurius är tektoniskt aktiv – även om den bara verkar ha endast en enda kontinentalplatta – en överraskande upptäckt som gör den till den enda tektoniskt aktiva planeten i solsystemet förutom jorden.

Här fanns även en mycket högre koncentration av flyktiga grundämnen som kalium, natrium och klor än vad forskarna förväntat sig. Här fanns lika mycket som ex på Mars. Merkurius yta är även rik på svavel men fattig på järn vilket tyder på att den bildades från andra källmaterial än de andra inre planeterna (Venus, jorden och Mars).

Här finns ett magnetfält som liknar jordens, men det är förskjutet från planetens radie. Mätningar från MESSENGER visade att Merkurius består av 80 procent kärna – i princip i storlek som jordens kärna i jämförelse är jordens kärna bara 19% av hela jorden. Märkliga "håligheterna" finns på och elektroner som lyser i magnetosfären. Merkurius visade sig vara mycket gåtfullare än väntat.

Tjugo år senare arbetar forskare fortfarande med att bygga en modell som framgångsrikt tar hänsyn till alla de unika faktorer som upptäcktes av MESSENGER och vad det betyder för vårt solsystems historia.

 Carnegie Science blev djupt involverad i MESSENGER-uppdraget 1999 när Sean C. Solomon, som tjänstgjorde som chef vid Carnegie Sciences avdelning för markmagnetism – nu Earth and Planets Laboratory – och har korats till Principal Investigator (P.I.). Som P.I. var Solomon inte bara ansvarig för att uppnå de vetenskapliga målen för uppdraget utan också för att se till att alla milstolpar i tidsplanen, ekonomin och dataleveransen för uppdraget uppfylldes. Solomon skötte allt detta från sitt kontor på Carnegie Sciences campus på Broad Branch Road.  

NASA:s G-IV-plan ska innehålla nästa generations vetenskapliga instrument

 

Bild https://www.nasa.gov I en serie testflygningar flög G-IV-flygplanet över Antelope Valley för att analysera flygplanets prestanda. Testet innefattade  ett nytt radarinstrument som utvecklats inom JPL  NASA:s Airborne Science Program som valt ut Gulfstream-IV-flygplanet till modifiering och som ska drivas av Armstrong Flight Research Center i Edwards, Kalifornien. Planet ska innehålla ny instrumentering ombord till stöd för myndighetens vetenskapliga missionsdirektorat. Testflygningarna började vid NASA Armstrong den 24 juni 2024 NASA/Carla Thomas.

Den 24 juni 2024 svepte ett flygplan från NASA:s Armstrong Flight Research Center i Edwards, Kalifornien. Piloterna genomförde flygningar med en Gulfstream IV (G-IV) för att utvärdera dettas plans hanteringsegenskaper och för att låta piloterna bekanta sig med planet innan det påbörjas strukturella modifieringar. Forskningsplanet ansluter sig till centrets flotta som betjänar NASA:s program för luftburen vetenskap.

G-IV kommer att bära Next Generation AirborneSynthetic Aperture Radar (AIRSAR-NG), som skickar och tar emot mikrovågssignaler för att samla in information om jordens topografiska egenskaper och hur dessa förändras över tid. Målet för teamet på NASA Armstrong är att modifiera G-IV då den ska rymma tre radar.

"AIRSAR-NG kommer att bestå av tre olika radarantenner med syntetisk apertur i ett instrument för att ge ny insyn på jordens yta på ett mer effektivt sätt", beskriver Yunling Lou, forskningsledare för instrumentet vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Kapaciteten hos det här nya instrumentet kommer att underlätta för ny teknik som tredimensionell avbildning något som kommer att vara användbart vid framtida rymduppdrag.

Med dessa och andra modifieringar som nu görs kommer G-IV också att kunna ta emot en ökad vikt och plats av vetenskapliga instrument vilket kan göra det möjligt för NASA att stödja mer dynamiska luftburna vetenskapliga uppdrag.

"Det här flygplanet kommer att hjälpa Armstrong att fortsätta vår långa historia av att stödja luftburen vetenskap för myndigheten och behålla expertisen för att genomföra framgångsrika vetenskapliga uppdrag i många år framöver", beskriver Franzeska Becker, G-IV-projektledare vid NASA Armstrong.

G-IV överfördes i februari från NASA:s Langley Research Center i Hampton, Virginia, och kommer att genomgå ytterligare modifieringar under överinseende av NASA Armstrongs team. Målet är att berika myndighetens luftburna vetenskapsprogram genom att utrusta flygplanet så att det fungerar som en mer kapabel och mångsidig forskningsplattform.

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.