Hubble, New Horizons samarbete för att förstå mer om Uranus.

 

Bilden från https://hubblesite.org visar fyra paneler. De två översta panelerna är diagram över Uranus – sfärer med rutnätslinjer som går längsgående och latitude. Längst upp till vänster ses utsikten från Hubble, planetens sydpol i riktning mot klockan 3. Längst upp till höger ses utsikten från New Horizons på sydpolen klockan 10. Den nedre vänstra panelen är Hubbles bild av Uranus – planeten är en ljusblå sfär, med en vit cirkel som täcker den högra halvan av planeten (den södra polen). Den nedre högra panelen är vyn av Uranus från New Horizons. Planeten visas som en liten vitaktig prick.

NASA:s rymdteleskop Hubble och rymdfarkosten NewHorizons siktade nyligen samtidigt på Uranus vilket gjorde det möjligt för forskare att få en direkt jämförelse av planeten från två mycket olika synvinklar. Resultaten ligger till grund för framtida planer på att studera liknande typer av planeter runt andra stjärnor. 

Astronomerna använde Uranus som jämförelse för liknande planeter bortom vårt solsystem, så kallade exoplaneter och jämförde högupplösta bilder från Hubble med den mer avlägsna bilden från New Horizons. Detta kombinerade perspektiv kommer att hjälpa forskare att lära sig mer om vad de kan förvänta sig när de avbildar planeter runt andra stjärnor med framtida teleskop (som NASA:s kommande Nancy Grace Roman Space Telescope, som ska skjutas upp 2027).

"Även om vi förväntade oss att Uranus skulle se olika ut i olika filter av observationer fann vi att Uranus faktiskt var ljussvagare än vad som förutspåddes i New Horizons-data tagna i en annan synvinkel", beskriver huvudförfattaren till studien Samantha Hasler vid Massachusetts Institute of Technology i Cambridge och New Horizons vetenskapsteam.

Direkt avbildning av exoplaneter är en viktig teknik för att lära sig mer om deras potentiella möjlighet för att hysa  liv och ger nya ledtrådar till ursprunget och bildandet av vårt eget solsystem. Astronomer använde både direkt avbildning och spektroskopi för att samla in ljus från Uranus och jämföra dess ljusstyrka vid olika våglängder. Att avbilda exoplaneter är en svår process eftersom de finns så långt bort. Bilder är bara precisa och  därför inte lika detaljerade som de närbilder vi har av världar som kretsar runt vår egen sol. Forskare kan bara direkt avbilda exoplaneter i "partiella faser", när bara en del av planeten är upplyst av deras sol sett från jorden.

Uranus är ett idealiskt mål som ett test för att förstå framtida avlägsna observationer av exoplaneter med andra teleskop. För det första är många kända exoplaneter likt Uranus gasjättar. Vid tidpunkten för observationerna befann sig New Horizons på andra sidan Uranus, 6,5 miljarder kilometer bort vilket gjorde det möjligt att studera dess skymningsskära – något som inte kan göras från jorden. På det avståndet var New Horizons bild av planeten bara några pixlar i dess färgkamera som kallas Multispectral Visible Imaging Camera.

Å andra sidan kunde Hubble, med sin höga upplösning och i sin låga omloppsbana runt jorden 1,7 miljarder mil från Uranus, se atmosfäriska egenskaper som moln och stormar på dagsidan av Uranus.

"Uranus ser bara ut som en liten prick i New Horizons-observationerna, liknande de prickar som ses av direkt avbildade exoplaneter från observatorier som Webbteleskopet  eller markbaserade observatorier", tillade Hasler. "Hubble ger ett sammanhang för hur atmosfären var när den observerades med New Horizons."

Gasjätteplaneterna i vårt solsystem har dynamiska och variabla atmosfärer med ett föränderligt molntäcke. Hur vanligt är detta bland exoplaneter? Genom att känna till detaljerna om hur molnen på Uranus såg ut från Hubble kan forskarna verifiera vad som tolkas i New Horizons-data. I fallet med Uranus sågs både i Hubble och New Horizons bilder att ljusstyrkan inte varierade när planeten roterade vilket tyder på att molnens egenskaper inte förändrades med planetens rotation.

Betydelsen av New Horizons upptäckt är hur planeten reflekterar ljus i en annan fas än vad Hubbleteleskopet visar eller andra observatorier på eller nära jorden kan se. New Horizons visade att exoplaneter kan vara ljussvagare än man trott vid partiella och höga fasvinklar och att atmosfären reflekterar ljus annorlunda vid en partiell fas.

NASA planerar två stora kommande observatorier för studier av exoplaneters atmosfärer och potentiella livsmöjligheter.

"Dessa banbrytande New Horizons-studier av Uranus från en utsiktspunkt som inte kan observeras på något annat vis bidrar till uppdragets mål av ny vetenskaplig kunskap och har liksom många andra dataset som erhållits under uppdraget gett överraskande nya insikter om världarna i vårt solsystem", tillade New Horizons huvudforskare Alan Stern från Southwest Research Institute.

NASA:s kommande Nancy Grace Roman Space Telescope som ska skjutas upp 2027, kommer att använda en koronagraf för att blockera en stjärnas ljus för att direkt se exoplaneter. NASA:s Observatoriet för beboeliga världar, som befinner sig i en tidig planeringsfas Nancy Grace Roman Space Telescope kommer att vara det första teleskopet som är specifikt utformat för att söka efter biosignaturer i atmosfären på jordstora, steniga planeter som kretsar kring andra stjärnor.

"Att studera hur kända riktmärken som Uranus ser ut i fjärrbilder kan hjälpa oss att ha mer robusta förväntningar när vi förbereder oss för dessa framtida uppdrag", avslutar Hasler.

Hubbleteleskopet ger och gav oss mycket nya kunskaper. James Webbteleskopet hade vi stora förväntningar på och dessa bekräftades med råge upptäckterna kom och kommer av helt nya slag. Nancy Grace Roman Space Telescope är nästa teleskop som när det kommer i drift kan och troligen kommer att än mer revolutionera våra kunskaper om universum.

Ny metod i sökandet efter atmosfär på exoplaneter

 

Bild https://pxhere.com/en/photo/741447 på okänd exoplanet.

En studie utförd av doktorand Qiao Xue vid University of Chicago tillsammans med professor Jacob Beans grupp på samma universitet har visat ett nytt sätt att avgöra om avlägsna exoplaneter har  atmosfär. Den nya tekniken har potential att hjälpa oss att lära mer om mönster i atmosfärer.

Atmosfärer sprider värme runt en planets yta men sänker temperaturen på den varmaste sidan av planeten (som är direkt vänd mot sin sol och tvärtom). Forskarnas hypotes i studien var att om en exoplanets faktiska temperatur inte är så hög som den teoretiskt sett skulle kunna vara kan vi anta att dess atmosfär förhindrar detta.

Problemet var dock tills nu att vi har saknat instrument som är tillräckligt känsliga för att ge tillräckligt exakta avläsningar för dessa temperaturer. James Webb Space Telescope har ändrat på det och erbjuder en ökad kapacitet att se i infrarött vilket gör det möjligt för forskare att registrera planeternas temperaturer genom att mäta intensiteten på den energi de avger.

När exoplaneter passerar framför sin sol skymmer de en del av stjärnans ljus vilket leder till en liten minskning av stjärnans uppmätta ljusstyrka. När planeten befinner sig nästan bakom stjärnan i förhållande till våra visningsenheter kan vi fånga systemets maximala ljusstyrka – det vill säga den oskymda stjärnan i kombination med det jämförelsevis minimala ljuset som sänds ut från planeten.

 När planeten passerar bakom stjärnan i förhållande till vår vy kan vi registrera ljuset som stjärnan sänder ut på egen hand. Genom att subtrahera detta mått på ljus från mätningen av ljuset från stjärnan i kombination med ljuset från planeten kan ljusstyrkan och därmed temperaturen på planeten härledas.

På detta sätt drog Xue slutsatsen att den första planet som hon tillämpade den nya metoden på exoplaneten GJ1132 b (vilken finns 39 ljusår från oss) inte har någon atmosfär – den uppmätta temperaturen på planeten är för nära den beräknade maximala temperaturen för att antyda någon temperaturreglerande komponent på planeten. – Den är därför inte en lämplig kandidat för liv, beskriver hon. 

Den nya metoden är inte det enda sättet att avgöra om en exoplanet har en atmosfär eller inte, men den är ett enklare och mer tillförlitligt sätt att söka efter avlägsna planeter med atmosfärer. Xue beskriver att den är mindre mottaglig för falska negativa och positiva resultat än den tidigare tekniken. "Den tidigare tekniken mäter ljus som filtreras genom planetens atmosfär och är mer utmanande eftersom den kan förväxlas med aktivitet på stjärnan och närvaron av moln", beskriver Bean.

Om forskarna kan förstå vad som ger upphov till atmosfärer på planeter blir det lättare att utesluta obeboeliga planeter i jakten på exoplaneter som upprätthåller liv.

"Den här studien var spännande eftersom jag äntligen fick chansen att arbeta med stenplaneter, som är drömobjektet för varje exoplanetforskare eftersom de har så stor potential för liv", beskriver Xue. "Nu är jag så spänd på att se vad som kommer härnäst."

Studieförfattare utöver Xue vid UChicago var Jacob Bean, Michael Zhang och Edwin Kite, samt medförfattare från Harvard och Smithsonian Center for Astrophysics, Cornell University, University of Arizona och Peking University i Kina.

Att utarbeta en säker spårning efter atmosfärers sammansättning på exoplaneter skulle vara en säker metod att lättare utelämna eller bekräfta en exoplanets möjlighet att hysa liv. Den metoden finns ännu inte. Metoden ovan är en ny metod som måste användas tillsammans med övriga men en enkel och säker egen metod finns ännu inte.

En avlägsen galax med roterande skiva

 

Bild https://www.eso.org  Astronomer har upptäckt den mest avlägsna Vintergatsliknande galaxen som hittills skådats. Galaxen har beteckningen REBELS-25 och ser lika välordnad ut som dagens galaxer, trots att vi ser den vid en tidpunkt då universum bara var 700 miljoner år gammalt. Den välordnade strukturen är förvånande då unga galaxer enligt vår nuvarande förståelse borde vara mer kaotiska. Rotationen och strukturen hos REBELS-25 avslöjades med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där European Southern Observatory (ESO) är partner.

De galaxer vi ser idag har utvecklats drastiskt jämfört med de kaotiska, oformliga motsvarigheter som astronomer vanligtvis observerar i det tidiga universum. "Enligt vår förförståelse av galaxbildningen förväntar vi oss att de flesta tidiga galaxer är små med oordnade stjärnor och form", beskriver Jacqueline Hodge, astronom vid Leiden University, Nederländerna, och medförfattare till studien.

Dessa oformliga, tidiga galaxer smälter så småningom samman med varandra och utvecklas till en mer ordnad form i en mycket långsam takt. Dagens teorier tyder på att en galax som är lika välordnad som vår egen Vintergata - en roterande skiva med välordnade strukturer i form av spiralarmar som utvecklats under flera miljarder års tid. Detektionen av REBELS-25 är därför en utmaning i tidsskalan vi förutsätter är riktig.

I studien, som har accepterats för publicering i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, beskriver astronomerna att REBELS-25 är den mest avlägsna och är den kraftigt roterande skivgalax som hittills har upptäckts. Det ljus som når oss galaxen sändes ut när universum bara var 700 miljoner år gammalt – endast fem procent av universums nuvarande ålder (13,8 miljarder år) – därför är REBELS-25:s ordnade rotation ett helt oväntat fynd.

"Att upptäcka en galax med sådana likheter med vår egen Vintergata, som är starkt rotationsdominerad, utmanar vår förståelse av hur snabbt galaxerna i det tidiga universum utvecklades till de ordnade galaxer vi ser i dagens kosmos", beskriver Lucie Rowland, doktorand vid Leidenuniversitet och huvudförfattare till studien. Forskningsresultaten presenteras i artikeln “REBELS-25: Discovery of a dynamically cold disc galaxy at z=7.31” som publicerats i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Det bör ge tankar åt att vi missat något väsentligt i universums tillblivelse när vi upptäckter anomalier som denna galax utveckling i förhörhållande till vår nuvarande förförståelse av tid och utveckling.

Ny teori om hur Mars blev en livlös värld

 

Bild https://science.nasa.gov  En illustration av den tidigare Mars med flytande vatten (blå områden) på ytan. NASA/MAVEN/ The Lunar and Planetary Institute.

Mars yta är kall och fientlig mot liv i dag. Men NASA:s robotutforskare på Mars söker efter ledtrådar till om ytan på Mars kan ha stött liv i ett avlägset förflutet. Forskare använde instrument ombord på rymdbilen Curiosity för att mäta isotopsammansättningen i de kolrika mineraler (karbonater) som finns i Gale-kratern och fick då nya insikter om hur den röda planetens uråldriga klimat förändrats.

"Isotopvärdena för dessa karbonater pekar mot extrema mängder avdunstning, vilket tyder på att de sannolikt bildades i ett klimat som med tillfälligt flytande vatten", beskriver David Burtt vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, huvudförfattare till en artikel som beskriver denna forskning och som publicerades den 7 oktober 2024 i Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Våra prover stämmer inte överens med en forntida miljö med liv (biosfär) på Mars yta, även om detta inte utesluter möjligheten av en underjordisk biosfär eller en ytbiosfär som började och slutade innan dessa karbonater bildades." Innebärande tillfälligt flytande vatten innan det avdunstade men inte under så lång tid att livsformer kan ha uppstått, levt här och förökats.

Isotoper är versioner av ett grundämne med olika massor. När vatten avdunstade var det mer sannolikt att lätta versioner av kol och syre flydde ut i atmosfären, medan de tunga versionerna lämnades kvar oftare, ackumulerades i högre mängder och i detta fall så småningom inkorporerades i karbonatstenarna. Forskare är intresserade av karbonater på grund av deras bevisade förmåga att fungera som klimatregister. Dessa mineraler kan behålla signaturer av de miljöer där de bildades, inklusive vattnets temperatur och surhetsgrad, och sammansättningen av vattnet och atmosfären i förfluten tid.

Upptäckten gjordes med hjälp av instrumenten Sample Analysis at Mars (SAM) och Tunable Laser Spectrometer (TLS) ombord på rovern Curiosity. SAM värmer upp prover till nästan nära 900 °C och sedan används TLS för att analysera de gaser som produceras under uppvärmningsfasen.

Finansieringen för detta arbete kom från NASA:s Mars Exploration Program genom projektet Mars Science Laboratory. Curiosity byggdes av NASA:s Jet Propulsion Laboratory (JPL), som drivs av Caltech i Pasadena, Kalifornien. JPL leder uppdraget på uppdrag av NASA:s Science Mission Directorate i Washington. NASA Goddard byggde SAM-instrumentet, som är ett vetenskapligt laboratorium i miniatyr som innehåller tre olika instrument för att analysera kemi, inklusive TLS, plus mekanismer för hantering och bearbetning av prover.

EN ångande värld

 

Bild  https://nouvelles.umontreal.ca/en illustration av exoplaneten GJ 9827 där man hittat en betydande mängd vattenånga i dess atmosfär.

I en kanadensiskt ledd internationell studie har avslöjats nya rön om atmosfären hos GJ 9827 d – en exoplanet som kretsar kring stjärnan GJ 9827 i stjärnbilden Fiskarna, cirka 98 ljusår från jorden. Upptäckten gjordes med hjälp av James Webb Space Telescope.

I studien fann man att planetens atmosfär innehåller en hög koncentration av tyngre molekyler, inklusive en betydande mängd vattenånga vilket fick astronomer att misstänka att det kan vara en "ångvärld".

GJ 9827 d antas inte vara möjlig för liv på grund av sin närhet till sin sol och den höga yttemperaturen (runt 350 grader Celsius) men upptäckten är ett stort steg framåt i sökandet efter livsvänliga miljöer.

Närvaron av en tung, vattenrik atmosfär på en liten planet som GJ 9827 d ger bevis på konceptet att sådana atmosfärer existerar och kan studeras med JWST:s instrument.

– Det här är ett stort steg mot målet att söka efter atmosfärer runt mindre, jordliknande planeter, beskriver Piaulet-Ghorayeb doktorand vid Université de Montréals Trottier Institute for Research on Exoplanets (IREx).

Tidigare i år och med hjälp av data från rymdteleskopet Hubbleteleskopet beskrev IREx-forskare att de hade upptäckt vatten i atmosfären hos GJ 9827 d, vilket gör den till den minsta exoplaneten med en bekräftad atmosfär. Planeten är ungefär dubbelt så stor som jorden. Tillsammans öppnar upptäckten nya vägar för sökandet efter liv bortom vårt solsystem och ökar vår förståelse för hur planeter bildas och dess sammansättning.

Studien, som publiceras i Astrophysical Journal Letters, leddes av Caroline Piaulet-Ghorayeb,  i samarbete med forskare från ett flertal institutioner i världen.

En märklig form på en galax

 

Bild wikipedia NGC 4694 imaged by the Hubble Space Telescope

Bilden ovan är från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble. Den visar galaxen NGC 4694 som finns 54 miljoner ljusår från jorden i galaxhopen Virgo.

Merparten av galaxer är av två grundtyper. Spiralgalaxer vilka är unga och energifyllda och har gas  för att bilda nya stjärnor och dessa galaxer har som namnet antyder spiralarmar (vintergatan är en sådan). Elliptiska galaxer ser ut som en stor ljusstark stjärna från oss sett och består huvudsakligen av en enhetlig population av äldre och rödare stjärnor och här har stjärnbildning nästan helt stannat av. Sedan finns galaxer som kräver djupgående studier för att klassificeras.

NGC 4694 har en slät skiva (utan spiralarmar) likt en elliptisk galax och här pågår mycket liten stjärnbildning. Ändå är dess stjärnpopulation fortfarande relativt ung och nya stjärnor håller aktivt på att bildas i dess kärna vilket får dess centrum att vara ljusstarkt  och ger galaxen en markant annorlunda profil än den hos en klassisk elliptisk galax.

Elliptiska galaxer innehåller oftast stora mängder stoft men i allmänhet inte det bränsle som behövs för att bilda nya stjärnor. NGC 4694 är fylld med vätgas och stoft som normalt ses i en ung och energirik spiralgalax och ett enormt moln av osynlig vätgas omger galaxen.

Som den här Hubble-bilden avslöjar bildar NGC 4694:s stoft kaotiska strukturer som indikerar någon form av störning. Det visar sig att molnet av vätgas runt NGC 4694 bildar en lång bro till en närliggande, ljussvag dvärggalax som fått namnet VCC 2062. 

De två galaxerna har genomgått en våldsam kollision och den större NGC 4694 drar till sig gas från den mindre galaxen. Denna kollision bidrog till att ge NGC 4694 dess säregna form och stjärnbildningsaktivitet som klassificerar den som en linsformad galax.

Inlägget ovan har sin utgångspunkt från NASA https://science.nasa.gov/

I en förseglad spricka i en 3 miljarder år gammal sten fanns mikrober

 

Bild https://www.u-tokyo.ac.jp  The Bushveld Igneous Complex (BIC), Sydafrika. Bilden visar en mycket berömd häll där nästan horisontella svarta och vita lager kan ses.

Fickor av mikrober har hittats i en förseglad spricka i en 2 miljarder år gammal sten. Stenen grävdes ut från berget i  Bushveld Igneous Complex i Sydafrika, ett område som är känt för sina rika malmfyndigheter.

Detta är det äldsta exemplet på levande mikrober som hittats i uråldriga bergarter. Teamet som var involverat i studien byggde vidare på sitt tidigare arbete för att fullända en teknik som involverade tre typer av avbildning – infraröd spektroskopi, elektronmikroskopi och fluorescensmikroskopi – för att bekräfta att mikroberna var inhemska i det gamla kärnprovet och inte orsakade av kontaminering under hämtnings- och studieprocessen.

Kolonier av mikrober lever i stenar långt under ytan och lyckas på något sätt överleva i tusentals till och med miljontals år. Dessa små, motståndskraftiga organismer verkar leva livet i en långsammare takt och utvecklas knappt över geologiska tidsperioder och ger oss därför en chans att kika tillbaka i tiden. Nu har forskare hittat levande mikrober i ett stenprov som daterats till att vara 2 miljarder år gammalt. Det är kända mikrober. Men fyndet ger idé om att söka efter eventuellt liv på liknande tillslutna stenar på Mars.

Studiens författare och studiens namn är följande:  Yohey Suzuki, Susan J. Webb, Mariko Kouduka, Hanae Kobayashi, Julio Castillo, Jens Kallmeyer, Kgabo Moganedi, Amy J. Allwright, Reiner Klemd, Frederick Roelofse, Mabatho Mapiloko, Stuart J. Hill, Lewis D. Ashwal, Robert B. Trumbull, "Subsurface Microbial Colonization at Mineral-Filled Veins in 2-Billion‐Old Mafic Rock from the Bushveld Igneous Complex, South Africa," Microbial Ecology: 2 oktober 2024, doi:10.1007/s00248-024-02434-8.