Kan detta vara Jordens framtid vi ser i detta solsystem

 

Bild https://snl.no/Armageddon «Armageddon», oljemaleri av Joseph Paul Pettit (1812–1882).

Joseph Paul Pettit/York Art Gallery.

Lisens: Falt i det fri (Public domain)

Upptäckten av en jordliknande planet 4 000 ljusår bort i galaxen Vintergatan ger en försmak av ett möjligt öde för Jorden miljarder år in i framtiden då solen har förvandlats till en vit dvärgstjärna och en frusen jord har vandrat bortom Mars omloppsbana.

Det avlägsna planetsystem, som identifierades av astronomer vid University of California, Berkeley, efter observationer med Kecks 10-metersteleskop på Hawaii, liknar mycket det öde som antas drabba Jorden. Systemet består av en vit dvärgstjärna ungefär hälften så stor som solen med en planet av Jordens storlek i en omloppsbana som är dubbelt så stort som jordens omloppsbana runt vår sol i dag.

Vår sol kommer så småningom att blåsa upp sig som en röd ballong som är större än jordens omloppsbana idag och uppsluka Merkurius och Venus i processen. När solen expanderar och blir en röd jätte kommer dess minskande massa att tvinga planeter att migrera till mer avlägsna omloppsbanor vilket ger jorden en liten möjlighet att klara sig. Processen beror på en minskad gravitation från solen (obs allt är teori det är fullt möjligt att solen slukar även Jorden)). Så småningom kommer de yttre lagren av den röda jätten att blåsas bort och lämna efter sig en tät vit dvärg som inte är större än en planet, men med en massa som en stjärna. Om jorden har klarat sig till dess kommer den förmodligen att hamna i en omloppsbana som är dubbelt så lång som den nuvarande.

Så småningom, om cirka 8 miljarder år, kommer solens yttre lager att ha skingrats och lämnat efter sig ett tätt, glödande klot – en vit dvärg – som är ungefär hälften av solens massa, och mindre i storlek än jorden.  "Vi har för närvarande inte en konsensus om huruvida jorden skulle kunna undvika att uppslukas av den röda jättesolen om 6 miljarder år", beskriver studiens ledare Keming Zhang, tidigare doktorand vid University of California, Berkeley, som nu är Eric and Wendy Schmidt AI in Science postdoctoral fellow vid UC San Diego.

"I vilket fall som helst kommer planeten jorden bara att vara beboelig i ytterligare cirka en miljard år, då jordens hav kommer att förångas av den skenande växthuseffekten – långt innan risken att slukas av den röda jätten." "Huruvida liv kan överleva på jorden under den (röda jätten) perioden är okänt.

Men det intressanta  är om  jorden inte slukas av solen när den blir en röd jätte, beskriver Jessica Lu, docent och ordförande i astronomi vid UC Berkeley. Det här systemet som Keming hittat är ett exempel på en planet – förmodligen en jordliknande planet som ursprungligen låg i en liknande omloppsbana som jorden och som klarade sin sols röda jättefas, beskriver Keming. Det avlägsna planetsystemet, som ligger nära utbuktningen i mitten av vår galax, uppmärksammades av astronomer 2020 när det passerade framför en mer avlägsen stjärna som förstorade stjärnans ljus med en faktor 1 000. Systemets gravitation fungerade som en lins för att fokusera och förstärka ljuset från bakgrundsstjärnan. Så kallade gravitationslinsning. 

Teamet som upptäckte denna "mikrolinsningshändelse" döpte den till KMT-2020-BLG-0414 den upptäcktes av Korea Microlensing Telescope Network på södra halvklotet. Förstoringen av bakgrundsstjärnan – som också finns i Vintergatan, cirka 25 000 ljusår från jorden – var fortfarande bara ett nålstick av ljus. Variationen i intensitet under ungefär två månader gjorde det möjligt för teamet att uppskatta att systemet innehöll en stjärna med ungefär hälften av solens massa och en planet med en massa som var ungefär 17 gånger Jupiters – troligen en brun dvärg. Bruna dvärgar är misslyckade stjärnbildningar, med en massa som är precis mindre än den som krävs för att antända fusion i kärnan.

Analysen kom också fram till att den jordliknande planeten låg mellan 1 och 2 astronomiska enheter från stjärnan – det vill säga ungefär dubbelt så långt som avståndet mellan jorden och solen. Det var oklart vilken typ av stjärna det rörde sig om eftersom dess ljus försvann i skenet från den förstorade bakgrundsstjärnan och några närliggande stjärnor.

För att identifiera typen av stjärna såg Zhang och hans kollegor, inklusive UC Berkeley-astronomerna Jessica Lu och Joshua Bloom, närmare på mikrolinssystemet 2023 med hjälp av Keck II 10-metersteleskopet på Hawaii, som är utrustat med adaptiv optik för att eliminera oskärpa från atmosfären. Eftersom de observerade systemet tre år efter gravitationlinsningen hade bakgrundsstjärnan förstorats 1 000 gånger blivit tillräckligt svag för att linsstjärnan borde ha varit synlig om det var en typisk huvudseriestjärna som solen, beskriver Lu.

– Våra slutsatser bygger på att vi utesluter de alternativa scenarierna, eftersom en normal stjärna skulle ha varit lätt att se, beskriver Zhang. – Eftersom linsen visar en  mörk stjärna med låg massa kom vi fram till att det bara kan vara en vit dvärg.

"Det här är ett fall där det faktiskt är mer intressant att se ingenting än att se något", beskriver Lu, som letar efter mikrolinshändelser som orsakas av fritt svävande svarta hål med stjärnmassa i Vintergatan.

Upptäckten är en del av ett projekt som Zhang har gjort för att närmare studera mikrolinsning som visar om det finns en planet, för att förstå vilka typer av stjärnor exoplaneter finns runt.

"Mikrolinsning har blivit ett mycket intressant sätt att studera andra stjärnsystem som inte kan observeras och upptäckas med konventionella metoder, det vill säga transitmetoden eller radialhastighetsmetoden", beskriver Bloom. "Det finns en hel uppsättning världar som nu öppnar sig för oss genom mikrolinsning och det som är spännande är att vi står på randen till att hitta exotiska konfigurationer som denna." 

Ett syfte med NASA:s Nancy Grace Roman Telescope, som är planerat att skjutas upp 2027, är att mäta ljuskurvor från mikrolinsning för att hitta exoplaneter av vilka många kommer att behöva följas upp med hjälp av andra teleskop för att identifiera vilka typer av stjärnor som hyser exoplaneter.

"Vad som krävs är noggrann uppföljning med världens bästa anläggningar det vill säga adaptiv optik och Keck-observatoriet, inte bara en dag eller en månad senare utan  år in i framtiden, efter att linsen har flyttat sig bort från bakgrundsstjärnan så att du kan börja skilja ut vad du ser", beskriver Bloom.

Zhang noterade att även om jorden blir uppslukad under solens röda jättefas om en miljard år, kan mänskligheten hitta en tillflykt i det yttre solsystemet. Flera av Jupiters månar, som Europa, Callisto och Ganymedes, och Enceladus runt Saturnus, verkar ha frusna vattenhav som sannolikt kommer att tina när de yttre lagren av den röda jätten expanderar.

"När solen blir en röd jätte kommer den beboeliga zonen att röra sig runt Jupiters och Saturnus omloppsbana, och många av dessa månar kommer att bli havsplaneter", beskriver Zhang. "Jag tror att i så fall skulle mänskligheten kunna migrera ut dit."

Studien publicerades nyligen i tidskriften Nature Astronomy. Här beskriver forskarna om hur huvudseriestjärnor, som solen, utvecklas genom den röda jättefasen till en vit dvärg och hur det påverkar planeterna runt dem. Vissa studier tyder på att solen i denna process som börjar om cirka 1 miljard år, så småningom förångar jordens hav och då fördubblar jordens omloppsradie runt den framtida resten av vår sol en vit dvärgstjärna - om den expanderande stjärnan inte uppslukar Jorden först.

Medförfattare till studien är Weicheng Zang och Shude Mao från Tsinghua University i Peking, Kina, som tillsammans författade den första artikeln om KMT-2020-BLG-0414; tidigare doktorand vid UC Berkeley Kareem El-Badry, nu biträdande professor vid California Institute of Technology i Pasadena; Eric Agol från University of Washington i Seattle; B. Scott Gaudi från Ohio State University i Columbus; Quinn Konopacky från UC San Diego; Natalie LeBaron från UC Berkeley; och Sean Terry från University of Maryland i College Park.

Det finns flertal källor till vatten och hydroxyl på månen

 

Bilden från wikipedia visar västra hemisfären med slätten Mare Orientale på månen vilken har en diameter på ca 1 000 km i sitt centrum. Till vänster syns "månens baksida" och till höger "månens framsida" i förhållande till Jorden.

Inom kemin är en hydroxi- eller hydroxylgrupp en funktionell grupp molekyler med den kemiska formeln OH och består av en syreatom kovalent bunden till en väteatom. Inom organisk kemi innehåller alkoholer och karboxylsyror en eller flera hydroxigrupper. 

En ny analys av kartor över månen yta visar att det finns flera källor till vatten och hydroxyl i de solbelysta stenarna och markerna, inklusive vattenrika stenar som slungats iväg av meteornedslag på alla breddgrader på månen.

– Framtida astronauter kanske hittar vatten nära ekvatorn på månen för att sedan kunna använda dessa eventuellt vattenrika områden. Tidigare trodde man att det bara var i polarområdet och då i synnerhet i de djupt skuggade kratrarna vid polerna som man kunde hitta vatten, beskriver Roger Clark, Senior Scientist vid Planetary Science Institute och huvudförfattare till "The Global Distribution of Water and Hydroxyl on the Moon as Seen by the Moon Mineralogy Mapper (M3)" som publicerats i Planetary Science Journal.

"Att veta var vattnet finns hjälper inte bara till att förstå månens geologiska historia utan också var astronauter kan hitta vatten för framtida behov i framtiden.

Studien ger en del nya rön. Tidigare ansågs att då solen skiner på månens yta vid olika tidpunkter på dygnet förändras koncentrationen av vatten och hydroxylabsorption. Det ledde till beräkningen att vattenmängd och hydroxyl borde röra sig runt månen och skifta i koncentration i en daglig cykel. Den nya studien visade dock att det är mycket stabila mineralabsorptioner av vatten och hydroxyl  i mineraler som pyroxen (se gärna denna länk för att lära mer och se en vacker bild på en mineral som ingår i gruppen), ett vanligt magmatiskt silikatmineral i månens yta och det vattnet avdunstar inte vid skilda måntemperaturer.

Anledningen till denna effekt av skilda vattenhalter på månen beror istället på ett tunt lager av berikad sammansättning och/eller markens partikelstorlek som skiljer sig beroende på djup ner i månytan. När solen står lågt på månhimlen passerar ljuset genom mer av det översta lagret vilket stärker de infraröda absorptionerna, jämfört med när solen står högt på himlen. Det kan fortfarande finnas vatten som rör sig. Men för att kvantifiera hur mycket kommer nya studier att behöva göras för att kvantifiera lagereffekterna. Spår från månrovern är mörkare på bilder från Apollo-eran vilket är ytterligare en indikator på att ytskiktet är tunt och annorlunda än djupare ner.

Relaterat till det tunna ytskiktet är uttrycken av gåtfulla egenskaper på månen som kallas månvirvlar innebärande diffusa mönster i synligt ljus på flera områden på månen. Magnetfält tros spela en roll i denna virvelbildning genom att adessa magnetfält avleder solvinden vilket också kan förklara en avsaknad av  hydroxylproduktionen. En tidigare studie ledd av PSI Senior Scientist Georgiana Kramer med flera  medförfattare av R. Clark visade att månens virvlar saknar hydroxyl. Den nya studien bekräftar detta. Men visar även på en större komplexitet i och med att virvlarna även har låg vattenhalt men däremot ibland högre pyroxenhalt och som vi såg ovan är detta mineral innehållande en liten del vatten som är låst i detta.

 Den nya studien som innehåller globala hydroxylkartor visar även aldrig tidigare sedda områden som liknar kända virvlar, men som inte har några diffusa mönster som inte  kan ses i synligt ljus utan bara kan ses i hydroxylabsorption. Dessa nya funktioner kan vara gamla eroderade virvlar och inkludera nya typer av virvlar inklusive bågar och linjära funktioner. Genom att kartlägga månen på nya vis visas att månens yta  är mer komplex än vi trott.

Tidigt arbete med dataanalys för denna studie finansierades av vetenskapsteamet Moon Mineralogy Mapper. Huvudfinansieringen studien stöddes av NASA Solar System Exploration Research Virtual Institute 2016 (SSERVI16) Cooperative Agreement (80ARC017M0005) (TREX).

En magnetisk Halo i Vintergatan

 

Bild wikipedia Galaktisk halo

Ett galaktisk halo är ett område i en galax utanför galaxskivan där stjärnhopar och olika objekt roterar runt galaxens centrum. De objekt som hittats i den galaktiska halon är klotformiga stjärnhopar och tunn gas. Dessa galaktiska halo finns enbart runt spiralgalaxer som Vintergatan

I en ny studie ledd från National Institute for Astrophysics (INAF), och med bidrag från Marijke Haverkorn vid Radboud University, har avslöjats viktiga insikter om Vintergatan och dess magnetiska galaktiska halo. Upptäckten utmanar tidigare modeller av galaxers struktur och utveckling. Forskare har identifierat flera magnetiserade strukturer som sträcker sig långt över och under det galaktiska planet (och når  över 16 000 ljusår eller 150 kvadriljoner kilometer), vilket avslöjar ett av ursprungen till de så kallade eROSITA-bubblorna, som drivs i stor skala av intensiva utflöden av gas och energi som genereras av stjärnors utplånande som supernova. 

Anmärkningsvärt nog sträcker sig dessa bubblor - observerade av eROSITA-satelliten (ett röntgenteleskop ombord på den rysk-tyska rymdmissionen Spectr-Roentgen-Gamma SRG) - över himlen från horisont till horisont vilket ger de första detaljerade mätningarna av Vintergatans magnetiska halo.

Studien avslöjar att magnetfälten i dessa bubblor är mycket väl organiserade och bildar tunna trådliknande strukturer. Dessa filament sträcker sig upp till cirka 150 gånger fullmånens diameter vilket visar deras enorma skala. Filamenten är besläktade med de varma vindarna med en temperatur på ca 3,5 miljoner Celsius, som kastas ut från den galaktiska skivan och finns i stjärnbildande områden.

He-Shou Zhang, artikelns huvudförfattare och forskare vid INAF, betonar att "våra resultat visar att intensiv stjärnbildning i gränsen av galaxens centra bidrar avsevärt till dessa expansiva, flerfasiga utflöden". – Det här arbetet ger de första detaljerade mätningarna av magnetfälten i Vintergatans röntgenavgivande halo och avslöjar nya kopplingar mellan stjärnbildning och galaktiska utflöden. Våra resultat visar att de magnetiska åsar vi observerade inte bara är slumpmässiga strukturer utan har samband med de stjärnbildande områdena i vår galax.

Studieresultatet publicerades i dagarna i Nature Astronomy.

Ett Svart hål med rester från en supernova i sin omgivning

 

Bild wikipedia Diagram of the XRISM observatory.

En supernova är en exploderande eller exploderad stjärna. Supernovor hör till de våldsammaste händelserna i universum. I en supernova utvecklas oerhörda mängder energi som lämnar reststjärnan med enorma neutrinoflöden, gas och strålning vilket får den att under en tid att lysa upp till hundra miljarder gånger starkare än vår sol. Det är lika mycket som ljuskraften i en hel galax.

NGC 4151 är en Seyfertgalax som ligger i stjärnbilden Jakthundarna. En Seyfertgalax är en spiralgalax som har en stark lysande central del (aktivt svart hål). Seyfertgalaxerna är uppkallade efter astronomen Carl Seyfert vilken på 1940-talet studerade dem. Ca 10 % av alla spiralgalaxer är Seyfertgalaxer. De kan ses som en mindre kraftfull version av en kvasar och galaxen har ett betydligt större svart hål i  centrum än övriga 90 % av spiralgalaxerna. Det finns astronomer som anser att alla stora spiralgalaxer inklusive Vintergatan kommer att bli Seyfertgalaxer i framtiden.

X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), tidigare X-ray Astronomy Recovery Mission (XARM), är ett röntgenteleskop i rymden som konstruerats av Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) i samarbete med NASA för att ge ett genombrott i studiet av universums strukturbildning, utflöden från galaxkärnor och mörk materia.

Astronomer presenterade de första vetenskapliga resultaten från det nya röntgenteleskopet i dagarna mindre än ett år efter uppskjutningen. I en av sina "första ljusobservationer" fokuserade XRISM på N132D, en supernovarest som finns i det Stora Magellanska molnet cirka 160 000 ljusår från jorden. Denna novarest av het gas kastades ut när en mycket massiv stjärna exploderade för ungefär 3000 år sedan.

Med hjälp av sitt Resolve-instrument avslöjade XRISM strukturen runt N132D i detalj. I motsats till tidigare antaganden om ett enkelt sfäriskt skal upptäckte forskare att supernovaresten  N132D har form som en munk (kakformen munk). Med hjälp av dopplereffekten mättes  den hastighet med vilken den heta plasman i resterna rör sig mot eller bort från oss och konstaterade att plasman expanderar med den skenbara hastigheten av cirka 1200 km/s. Resolve avslöjade att plasman innehåller järn som har en extraordinär temperatur på 10000000000℃ miljarder grader. Järnatomerna som hettats upp under supernovaexplosionen genom våldsamma chockvågor  spred sig inåt, ett fenomen som hade förutspåtts i teorin, men aldrig observerats tidigare.

Supernovarester som N132D innehåller viktiga ledtrådar till hur stjärnor utvecklas och hur (tunga) grundämnen som är nödvändiga för vårt liv, som järn, genereras och sprids ut i den interstellära rymden. Tidigare röntgenobservatorier har alltid haft svårt att avslöja hur plasmats hastighet och temperatur var fördelade.

XRISM har också kastat nytt ljus över den mystiska struktur som omger ett supermassivt svart hål. Med fokus på spiralgalaxen NGC 4151, som ligger 62 miljoner ljusår bort från oss, ger XRISM:s observationer en aldrig tidigare skådad bild av material som finns mycket nära galaxens centrala svarta hål, vilket har en massa som är 30 miljoner gånger solens. XRISM fångade fördelningen av materian som cirkulerade omkring och slutligen föll in i det svarta hålet över en stor radie, som sträcker sig från 0,001 till 0,1 ljusår

Resultaten från XRISM Collaboration publiceras i Astronomical Society of Japan och The Astrophysical Journal. Preprints finns här https://arxiv.org/abs/2408.14300 och här https://arxiv.org/abs/2408.14301.

Formaldehyd bidrog en gång i Mars forntid till bildandet av organiskt material

 

Bild https://www.tohoku.ac.jp/en Diagramet ovan visar processerna för hur organiskt material bildades på den tidiga Mars. ©Shungo Koyama.

Formaldehyd förekommer naturligt i de flesta levande djur och växter och är en viktig del av ekologin.

Mars är i vår tid en kall och torr planet. Men det finns geologiska bevis på att flytande vatten fanns på Mars för cirka 3 till 4 miljarder år sedan. Där det finns vatten finns det oftast liv enligt jordiska mått. I sin strävan att svara på frågan om liv funnits på Mars i det förgångna skapade forskare vid Tohoku University en detaljerad modell av den möjliga produktionen av organiskt material i Mars forntida atmosfär.

Organiskt material avser resterna av levande ting som växter och djur eller biprodukter av vissa kemiska reaktioner. Hur som helst ger det stabila kolisotopförhållandet (13C/12C) som finns i organiskt material värdefulla ledtrådar om hur dessa byggstenar i livet ursprungligen bildades vilket ger forskarna en glimt in i det förflutna. Till exempel avslöjade Mars-rovern Curiosity  att organiskt material som finns i sediment från på Mars är ovanligt utarmat vid 13C. Det upptäcktes också att kolisotopförhållandena varierade signifikant mellan proverna. Orsaken till denna variabilitet är ett mysterium.

För att förstå dessa resultat utvecklade en forskargrupp ledd av Shungo Koyama, Tatsuya Yoshida och Naoki Terada vid Tohoku University en modell för Mars troliga atmosfäriska evolution. Modellen fokuserade på formaldehyd (H2CO),vilket   forskargruppen tidigare fastställt skulle kunna producerats i den forntida atmosfären på Mars. Anledningen till detta val är att formaldehyd kan generera komplexa organiska föreningar som sockerarter vilka är viktiga för flertalet levande varelser och växter. Med andra ord kan formaldehyd vara den saknade faktorn som skulle kunna förklara de avvikande värdena hos Curiosity-rovers prover. Det kan också vara ett tecken på tidigare liv på Mars.

Denna upptäckt indikerar att formaldehyd bidrog till bildandet av organiskt material på den forntida Mars, vilket innebär att bioviktiga molekyler som socker och ribos (en komponent i RNA, som finns i alla levande celler) kan ha producerats på planeten.

Mycket fanns ej tecken på och om det en gång blev liv eller om det fanns liv på Mars, den gåtan löstes ej. Mycket tyder på att vatten fanns i stora mängder men enbart vatten skapar inte liv. Så om liv funnits på Mars kanske vi aldrig får ett säkert svar på.

Studiens resultat publicerades i Scientific Reports den 17 september 2024.

Det kraftigaste paret av jetstrålar från ett svart hål som någonsin setts

 

Bild https://www.caltech.edu  Bilden togs av Europas radioteleskop LOFAR (LOw Frequency ARray) och visar det längsta kända paret av jetstrålar från ett svart hål. Jetsystemet har fått smeknamnet Porphyrion efter en grekisk jätte av medupptäckaren Aivin Gast vid University of Oxford sträcker sig över 23 miljoner ljusår ut från hålet vilket motsvarar 140 galaxer av Vintergatans storlek  uppradade längs med varandra. Galaxen som hyser det supermassiva svarta hålet finns 7,5 miljarder ljusår bort och ses som en liten prick i mitten av bilden. Den största klotiknande strukturen nära mitten är ett separat mindre jetstrålsystem. Den relativa storleken på vår galax (i bildens skala)Vintergatan ses i det nedre, högra hörnet.

Källa: LOFAR Collaboration / Martijn Oei (Caltech)

Jetsystemet Porphyrion (de två jetstrålarnas beteckning) är det största systemet av detta slag som hittills upptäckts under kartläggningen av universums jetstrålar som har sitt ursprung från svarta hål. Ett antal av mer än 10 000 ljussvaga megastrukturer har upptäckts därute. Men just denna population av gigantiska jetstrålar upptäcktes med hjälp av Europas radioteleskop LOFAR (LOwFrequency ARray). 

Redan 2018 började Martijn Oei, postdoktor vid Caltech och huvudförfattare till en artikel i Nature med titeln "The Milky Way would be a little dot in these two giant eruptions."  knuten till Leidenobservatoriet i Nederländerna och hans kollegor använda LOFAR för att studera jetstrålar i rumden då inte från svarta hål utan det kosmiska nät av strimmiga filament som korsar rymden mellan galaxerna. När teamet inspekterade bilderna för att hitta de svaga filamenten började de lägga märke till flera påfallande långa jetstrålesystem som de sedan förstod kom från svarta hål i galaxer därute. 

För att systematiskt söka efter fler oupptäckta jetstrålar inspekterade teamet bilderna och använde även maskininlärningsverktyg för att skanna bilderna efter fler jetstrålar och tog även hjälp av medborgarforskare runt om i världen för att analysera bilderna. Frågan var hur jetstrålar kan sträcka sig så långt bortom sina galaxer utan att destabiliseras (upplösas).

– Martijns arbete har visat att det inte är något speciellt med miljöerna kring dessa jättelika källor (svarta hål) som gör att dessa strålar blir så långa, beskriver Hardcastle, som är expert på fysiken bakom jetstrålar från svarta hål. – Min tolkning är att vi behöver en ovanligt långlivad och stabil ackretionshändelse runt det centrala, supermassiva svarta hålet för att det ska kunna vara aktivt under så lång tid – ungefär en miljard år – och för att säkerställa att jetstrålarna fortsätter att peka i samma riktning under hela den tiden. Det vi lär oss av det stora antalet i universum av långa jetstrålar är att fenomenet måste vara en relativt vanlig företeelse.

Forskarlaget använde  W. M. Keck-observatoriet på Hawaii för att visa att Porphyrion finns 7,5 miljarder ljusår från jorden. "Fram tills nu har dessa gigantiska jetsystem sett ut att vara ett fenomen i närliggande universum", beskriver Oei. "Om avlägsna jetstrålar som dessa kan nå samma skala som den kosmiska väven https://sv.wikipedia.org/wiki/Galaxfilament kan varje plats i universum ha påverkats av svarta håls aktivitet någon gång i tiden", beskriver Oei.

Observationerna från Keckobservatoriet avslöjade även att Porphyrion uppstod från ett aktivt svart hål i strålningsläge, i motsats till ett som är i ett lugnt läge. När supermassiva svarta hål blir aktiva, med andra ord när deras enorma gravitationskrafter drar i och värmer upp omgivande material, tror man att de avger den energin som strålning. Svarta hål i strålningsläge var vanligare i det unga universum medan jet-liknande hål (där jetstrålning spys ut) är vanligare i dagens universum.

En nyskriven artikel som beskriver deras senaste omgång av gigantiska utflöden, som innehåller mer än 8 000 jetstrålepar har accepterats för publicering i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

Fler svarta hål i det tidiga universum än väntat

 

Bild wikipedia av det svarta hålet i galaxen M87, från Event Horizon Telescope.

Det verkar finnas ett oräkneligt antal svarta hål i universum som drar till sig allt som passerar i dess närområde. De tyngsta svarta hålen, som väger miljoner eller miljarder gånger så mycket som vår sol finns i galaxers centrum. Dessa slukar allt som passerar i närheten och flammar då upp som ljusa fyrar i universum. Dessa kallas aktiva galaxkärnor. Men det finns även svarta hål inte drar  in omgivande material hela tiden, utan i perioder och i skurar vilket då får deras ljusstyrka att flimra.

Med hjälp av NASA:s rymdteleskop Hubble har nu ett internationellt forskarlag under ledning av forskare vid Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet hittat fler svarta hål i det unga universum än vad som tidigare rapporterats. De nya resultaten kan hjälpa forskare att förstå hur supermassiva svarta hål skapas.

För närvarande har forskarna inte en hel bild av hur de första svarta hålen bildades efter bigbang. Det är känt att supermassiva svarta hål  kan väga mer än en miljard solar finns i mitten av flertalet, troligen alla,  galaxer, mindre än en miljard år efter bigbang.

– Många av de här objekten verkar vara mer massiva än vi först trodde de skulle vara så tidigt i tid och rum. Antingen bildades de väldigt massiva från början eller så växte de extremt snabbt, beskriver Alice Young, doktorand vid Stockholms universitet och medförfattare till studien.

Svarta hål spelar en viktig roll i alla galaxers livscykel men det finns stora osäkerheter i förståelsen av hur galaxer utvecklas. För att få en fullständig bild av kopplingen mellan galaxers och svarta håls utveckling  använde forskarna Hubbleteleskopet för att kartlägga hur många svarta hål som finns i en population av ljussvaga galaxer då universum bara var några procent av sin nuvarande ålder.

De första observationerna av kartläggningsområdet fotograferades på nytt av Hubble efter några år. Detta gjorde det möjligt för teamet att mäta variationer i galaxernas ljusstyrka. Dessa variationer är ett tydligt tecken på svarta håls fluktuation. Forskarlaget identifierade fler svarta hål än vad som tidigare hittats med andra metoder.

De nya observationerna tyder på att vissa svarta hål troligen bildades av kollaps av massiva stjärnor under den första miljarden år av kosmisk tid. Dessa typer av stjärnor (bildade av nästan enbart väte och helium) fanns bara vid mycket tidiga tidpunkter i universum eftersom senare generationers stjärnor är förorenade av rester av stjärnor som redan har funnits och kollapsat (och vid dessa supernovor fått betydligt fler metaller).

 Andra alternativ av teori för att bilda svarta hål är kollapsande gasmoln, sammanslagningar av stjärnor i massiva hopar och "ursprungliga" svarta hål som bildades (genom fysiskt spekulativa mekanismer) under de första sekunderna efter big bang. Med denna nya information av hur svarta hål bildas kan mer exakta modeller av hur galaxer bildas konstrueras.

– Bildningsmekanismen för tidiga svarta hål är en viktig del av pusslet av galaxers utveckling, beskriver Matthew Hayes vid Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet och huvudförfattare till studien. Tillsammans med modeller för hur svarta hål växer kan beräkningar av galaxers utveckling nu placeras på en mer fysikaliskt motiverad grund, med ett exakt schema för hur svarta hål uppstod från kollapsande massiva stjärnor i tidens början.

Studien är publicerad i The Astrophysical Journal Letters.

Kan det vara så att svarta hål kan ha sitt ursprung i ett enda svart hål som fanns innan BigBang? När då gränsen för dess möjliga gravitation (sammanpressning)  och storlek blev kritisk uppstod BigBang. Och flertalet svarta hål uppkom ur det ursprungligt stora. Efter BigBang uppkom då stjärnbildning  till runt dessa av gas som kretsade runt de nu många stora svarta molnen som var en produkt av explosionen av det enorma som fyllt allt i rummet som var nästintill icke existerande i storlek. Ett annat alternativ är strängteorin den bör studeras mer för att lösa kosmos mysterier som verkar omöjliga att lösa med dagens paradigm