Kosmisk mikrovågsbakgrund förstärker Hubblekonstanten

 

Bild wikimedia . IceCube-laboratoriet och Vintergatan och norrsken i mörkret på Sydpolen under vinter med natthimlen i bakgrunden. Bilden är exponeringssmält för att korrekt exponera den röda säkerhetslampan på byggnaden.

Ca 400 000 år efter Big Bang svalnade universum precis tillräckligt för att fotonerna skulle kunna fly från den ursprungliga kosmologiska soppan. Under de följande 14 miljarder åren fortsatte dessa uråldriga fotoner som var universums första ljus att färdas och vi kan detektera det från Jorden än i dag. Detta relikljus är känt som den kosmiska mikrovågsbakgrunden.

I en ny studie har forskare använt observationsdata från detta första ljus – insamlat från South Pole Telescope vid National Science Foundations Amundsen-Scott South Pole Station i Antarktis (mikrovågstelekop) 

för att utforska den teoretiska grunden för den kosmologiska standardmodell som beskriver universums historia under de senaste 14 miljarder åren. Studien har genomförts av forskare vid UC Davis och kollegor vid South Pole Telescope-samarbetet, under ledning från University of Chicago och har skickats in till tidskriften Physical Review D och publicerats.

Studien, som bygger på högprecisionsmätningar av den kosmiska mikrovågsbakgrunden och dess polariserade ljus, ger ytterligare stöd åt sanningshalten i den kosmologiska standardmodellen. Den gör även en beräkning av Hubblekonstanten – hur snabbt universum expanderar – med en ny metod, vilket ger nya insikter om ett pågående vetenskapligt pussel som kallas "Hubblespänningen". 

"Vi har en i stort sett sammanhängande, detaljerad och framgångsrik modell som beskriver dessa 14 miljarder år av evolution", beskriver Lloyd Knox, Michael and Ester Vaida Endowed Chair in Cosmology and Astrophysics vid UC Davis och en av studiens medförfattare. Men vi vet inte vad som faktiskt genererade de första uppbrotten från fullständig homogenitet som så småningom ledde till alla strukturer i universum, inklusive oss själva.

"Det här resultatet är särskilt spännande, eftersom det representerar de första konkurrensbegränsningarna för kosmologi med hjälp av enbart polariseringen av mikrovågsbakgrunden vilket gör det nästan 100 % oberoende av tidigare resultat som främst förlitade sig på den totala intensiteten", säger Tom Crawford, medförfattare till studien och forskningsprofessor vid University of Chicago.

För mer fakta om denna studie se denna länk. 

Sön 24

Talgoxen har lätt för att lära och lära om.

 

Bild wikipedia. Talgoxhane med klara gula sidor. Tips på en bok om hur smart talgoxen är Anders Brodins bok ”Smartast bland mesar” utgiven av förlaget Natur & Kultur.

Många grupplevande djur inklusive människan lär sig av varandra men få vilda djur har möjlighet att förstå social inlärning som talgoxarna. Talgoxar blev kända på 1920-talet efter att vissa började öppna folielocken på mjölkflaskor för att få tag på grädden som flöt på ytan. Invånarna i en liten stad i England var de första som beskrev beteendet, men snart öppnade människor över hela Europa sina dörrar efter att mjölkbudet kommit för att upptäcka att deras mjölkflaskor hade blivit plundrade av fåglar. Beteendet spred sig så långt och snabbt från första rapportplatsen  att forskare ansåg det osannolikt att enskilda fåglar kom på detta trick på egen hand utan fåglarna lärde av varandra.

2015 gjorde ett team lett av Lucy Aplin som då fanns vid University of Oxford, ett experiment på en population av talgoxar i en engelsk skog. Hennes experiment visade att fåglar kunde lära sig att frigöra mat från en pussellåda genom att kopiera lösningen från andra talgoxar vilket bekräftade att de ursprungliga mjölkplundrande fåglarnas beteende också hade förts vidare till sin flock varifrån det sedan förts vidare till andra talgoxar från andra flockar.

"Social inlärning är en bra genväg när det gäller att testa nya förmågor på ett säkert sätt", beskriver Chimento, postdoktoral forskare som arbetade i Aplins team vid Max Planck Institute of Animal Behavior i Konstanz, Tyskland. "Att vara uppmärksam på vad andra gör ger chansen att se om ett nytt beteende är fördelaktigt eller potentiellt farligt.

"Teoretiska modeller har föreslagit att djur bör ändra sin sociala inlärningsstrategi när de ställs inför nya miljöer", beskriver Chimento verksam vid Cluster of Excellence Collective Behaviour vid universitetet i Konstanz. Med andra ord, när djur flyttar till en ny plats kan de lära sig nytt av de artfränder som finns på den nya platsen. Men ingen har tidigare experimentellt visat detta på annat än människor, beskriver han.

Med hjälp av ett automatiserat pussellådsystem som de utvecklat, utformade teamet ett experiment för att testa denna hypotes på talgoxar. De skapade experimentella sociala grupper av vildfångade talgoxar. Varje grupp fick en handledare (talgoxe) som hade lärt sig att komma åt mat från en pussellåda genom att antingen trycka en lucka åt vänster eller höger. Talgoxen släpptes sedan in i  grupper av talgoxar så att deras flockkamrater lärde sig att föredra att använda en lösning framför en annan.

Därefter kom invandringsevenemanget. Fåglar som tryckte höger flyttades till fågelburar där de bofasta fåglarna använde den vänstra lösningen och vice versa. Invandrarna såg inte bara att de boende öppnade pussellådan på ett nytt sätt, utan i vissa grupper upptäckte de också att de boende fick en bättre belöning genom att göra det. "Det som är viktigt är att invandrarna var blinda för det faktum att matbelöningen hade förändrats", beskrev Chimento, studiens huvudförfattare. "Invandrare kunde bara veta att något har förändrats genom att antingen se invånarna använda pusslet eller genom att prova den andra sidan själva."

Och  det gjorde invandrarna. Efter att ha släppts ut i den nya buren bytte den stora majoriteten av invandrarna – 80 procent – sin metod omedelbart. I stället för att försöka sig på den metod som de hade utbildats i, använde invandrarna boendes lösning vid första försöket. Chimento säger att detta  resultat är ett övertygande bevis för att social inlärning spelade in: "Naturligtvis kan vi inte fråga fåglarna exakt var de fick sin information ifrån, men dessa beteendemönster är slående nog för att antyda att fåglarna iakttog invånarna mycket noga från det ögonblick de kom in i sin nya sociala grupp."

Men immigranterna flyttades inte bara till en plats där invånarna fick bättre mat; Deras visuella värld förändrades också drastiskt. Forskarna manipulerade invandrarnas miljö genom att även ändra bladverket i de experimentella burarna. Och det var den förändrade visuella miljön som visade sig vara grundbulten för lärandet. I försök där bladverket inte förändrades var det bara 25 procent av nykomlingarna som provade den inhemska lösningen vid första försöket, även när lokalbefolkningen fick mer mat.

 "De ignorerade inte nödvändigtvis de boende, men det tog mycket längre tid för dem att gå över till den mer givande lösningen. Våra analyser tyder på att det beror på att de inte påverkades lika mycket av de boende (när miljön runt om inte förändrats mot vad de var vana vid), beskrev Chimento.

Kan vi finna samma slag av acceptans av nya möjligheter och belöningar bland människor? Kanske. Men människan har något talgoxar inte har vad man vet ”stolthet”(eller som många kulturer ännu i vår tid anser viktigt heder) som säger, mig ändrar du inte på jag är jag och vägrar passa in i en ny kulturs värderingar och sätt att leva. Detta ser vi i dag i Sverige och världen och är inget unikt. Det har alltid funnits och även helsvenskar är sådana. Vi vill visa världen att vårt sätt att leva och tycka är det rätta likt andra kulturer vill med sina åsikter.

Standardmodellen av hur galaxer bildas ifrågasätts.

 

Bild wikipedia. NGC 1427A är ett exempel på irreguljär galax.

För att standardmodellen för hur galaxer bildades i det tidiga universum antogs att James Webbteleskop (JWST) skulle upptäcka svaga signaler från små, primitiva galaxer. Men insamlad data bekräftar inte denna standardmodell som lärs i läroböckerna som innebar att osynlig mörk materia var ansvarig för att de första stjärnorna och att galaxerna klumpade ihop sig.

Istället visade Webbteleskopet att de tidigaste galaxerna var stora och ljusstarka, i överensstämmelse med en alternativ gravitationsteori, enligt ny forskning från Case Western Reserve University som publiceras 12 november i The Astrofysisk tidskrift. Resultaten utmanar astronomernas förförståelse av det tidiga universum. McGaugh, professor och chef för astronomi vid Case Western Reserve, beskriver att i stället för mörk materia kan modifierad gravitation ha spelat en roll.

Han beskriver att en teori som kallas MOND, (Modified Newtonian Dynamics). Denna teori som utarbetades 1998 beskriver  att strukturbildningen i det tidiga universum skulle ha skett mycket snabbt – mycket snabbare än teorin om kall mörk materia, känd som lambda-CDM (Lambda cold dark matter) beskriver. 

JWST utformades för att svara på några av de största frågorna i universum, till exempel hur och när stjärnor och galaxer bildades? Innan teleskopet sköts upp 2021 kunde inget teleskop se så djupt in i universum och långt tillbaka i tiden.

Lambda-CDM-teorin förutspår att galaxer bildades genom en gradvis ansamling av materia från små till större strukturer på grund av den extra gravitation som den mörka materians massa ger.

"Astronomer uppfann mörk materia för att förklara hur man tar sig från ett mycket jämnt tidigt universum till stora galaxer med massor av tomrum mellan dem som vi ser idag", beskriver McGaugh.

De små bitarna samlades i större och större strukturer tills galaxer bildades. JWST borde kunna se dessa små galaxföregångare som svagt ljus.

"Förväntningen var att varje stor galax vi ser i det närliggande universum skulle ha kommit till från dessa små bitar", beskriver McGaugh.

Men högre och högre rödförskjutning innebärande att man tittar tillbaks längre och längre tillbaks mot den första tiden efter BigBang, Ju högre rödförskjutning av ett ljus desto längre bort kommer det från och även i tid.

I MOND-teorin  förutspås att massan (gas och stoff) som blir till en galax istället sätts ihop snabbt och till en början expanderar utåt med resten av universum. Den starkare gravitationskraften bromsar och vänder sedan expansionen och materialet kollapsar i sig självt och bildar en galax. Enligt denna teori finns det ingen mörk materia alls.

Där är jag helt överens med MOND- teorin men vill lägga till strängteorin. 

De stora och ljusa strukturerna som JWST ser mycket tidigt i universum förutspåddes av MOND för över ett kvarts sekel sedan, beskriver McGaugh som är medförfattare till artikeln tillsammans med Federico Lelli, tidigare postdoktoral forskare vid Case Western Reserve, nu vid INAF—Arcetri Astrophysical Observatory i Italien och den tidigare doktoranden Jay Franck. Den fjärde medförfattaren är James Schombert från University of Oregon.

McGaugh tillägger att det fortfarande är en stor utmaning att hitta en teori som är kompatibel med både MOND och den allmänna relativitetsteorin.

Jag tillägger glöm inte strängteorin och glöm mörk materia och mörk energi.

Jätteknölkallans (Likblommans) hemlighet avslöjad

 

Bild flickr.com. Titan Arum (Jätteknölkalla el Likblomma).

Lukten av jätteknölkallans doft påminner om ruttnande kött vilket lockar massor av nyfikna besökare till växthus runt om i världen under dess sällsynta blomning. Vad som fascinerar forskare är likblommans möjlighet att värma upp sig själv med ca 6 grader Celsius precis innan den blommar genom en process som kallas termogenes, en ovanlig egenskap hos växter som inte är helt förstådd.

Nu visar en studie från Dartmouth college att jätteknölkallan att det är genetik och biologiska mekanismer som driver fram värme och luktande kemikalier då växten blommar. I collegets tidning i PNAS Nexus den 4 november har ett team av forskare under ledning av G. Eric Schaller, professor i molekylärbiologi beskrivet hur de identifierat en ny komponent i jätteknölkallans lukt som en form av en organisk kemikalie som kallas putrescin.

Schaller studerar hur växthormoner reglerar sin förmåga att växa och reagera på förändringar i sin miljö (och  extraknäcker även som författare av noveller och skräckromaner) har visat att jätteknölkallan inte är en enda blomma, utan ett kluster av små blommor gömda i en gigantisk central stjälk som kallas spadix och som kan bli upp till 3,5 meter hög vilket är växtens mest slående visuella inslag.

Det kan gå flera år utan att växten blommar, intervall på 5 till 7 år är vanligt. När den blommar är det över en natt. – Blomningarna är sällsynta och dessutom kortvariga så vi får bara en kort stund att studera de här fenomenet, beskriver Schaller.

Vid blomningen kommer ett krusidullaktigt kronbladsliknande lager vid basen av spadixen kallat spathe att vecklas ut för att skapa en kopp runt den centrala stjälken som är djupröd eller rödbrun på insidan. Spadixen börjar då värmas upp och dess temperatur stiger med ca 6 grader Celcius över omgivningstemperaturen följt strax efter av frisättningen av växtens signaturdoft som härrör från en cocktail av stinkande svavelbaserade föreningar som lockar till sig flugor och asbaggar som  pollinerar växten.

Vid blomningen 2016 samlade forskarna in nio vävnadsprover under tre nätter med början när spadixtemperaturen nådde sin topp – från läppen och basen av spaten och den höga spiken i spadixen som kallas blindtarmen. Senare lade de till ytterligare två bladprover till sin samling.

Alveena Zulfiqar, en utbytesforskare som arbetade i Schaller-labbet vid den tiden, kom på hur man skulle extrahera RNA av hög kvalitet från vävnaden vilket gjorde det möjligt för teamet att utföra RNA-sekvensanalyser och bestämma vilken roll gener spelar för att värma upp växten och orsaka lukten. RNA-analysen avslöjade att de gener som är associerade med växternas motsvarigheter till dessa proteiner, så kallade alternativ oxidas visade högre uttryck i vävnader som extraherades när blomningen började, särskilt i den så kallade blindtarmen. Vid blomningen var också gener involverade i svaveltransport och metabolism aktivt.

För att spåra de mekanismer som dessa gener sätter i funktion isolerade teamet vävnader från växten under en efterföljande blomning och i samarbete med medarbetare vid University of Missouri använde de en teknik som kallas masspektrometri för att identifiera och mäta nivåerna av olika aminosyror och molekyler som bygger upp proteiner i vävnaderna.

Som förutspåtts från  RNA-analysen upptäcktes  höga nivåer av en svavelhaltig aminosyra som kallas metionin, en föregångare till svavelbaserade föreningar kända för att lätt förångas vid upphettning vilket ger skarpa lukter. Nivåerna av metionin sjönk snabbt i vävnader som extraherades några timmar senare.

Det som kom som en överraskning, beskriver Schaller, var upptäckten av förhöjda nivåer av en annan aminosyra i vävnader som tagits från spaten fungerar som en föregångare för produktion av föreningen putrescin, ett luktämne som finns i döda djur när de börjar ruttna.

Studien är den första som avslöjar hemligheterna bakom jätteknölkallans stank på molekylär nivå och som visar de processer genom vilka jätteknölkallan reglerar temperaturen och identitet av de roller som olika delar av det blommande klustret spelar för att skapa den kadavercologne som drar till sig pollinerarna.

Jätteknölkallan innehåller fler mysterier, beskriver Schaller, som nu fokuserar på att förstå de utlösande faktorer som förutsäger när blomning ska ske och om exemplar som hålls tillsammans kan synkronisera sin blomning för att kollektivt höja luktnivån för att locka till sig ännu fler pollinerare.

Voyager 2:s data hade lösningen på mysteriet på Uranus.

 

Bild wikipedia.

Voyager 2 är en rymdsond som sköts upp av NASA den 20 augusti 1977. Den är fortfarande den enda rymdfarkost som har besökt alla isjätteplanetgör det möjligt lämna solsystemet. Se här var den finns just nu. 

NASA:s förbiflygning av Uranus  av Voyager 2 för årtionden sedan formade forskarnas förståelse av planeten, men introducerade också svårförklarliga data. En nyligen genomförd ny dataanalys i ansamlad data från färden har dock gett svar.

Voyager 2 flög förbi Uranus 1986 och gav den första och hittills enda nära glimt av denna märkliga sidledes roterande planet. Utöver upptäckten av nya månar och ringar här stod forskarna inför förbryllande nya mysterier. De energirika partiklarna runt planeten trotsade deras förståelse för hur magnetfält fungerar för att fånga upp partikelstrålning och Uranus fick rykte som en avvikare i solsystemet.

Nu har ny analys av de data som samlades in under förbiflygningen funnit att källan till just detta mysterium är ett kosmiskt sammanträffande: Det visar sig att under dagarna strax före Voyager 2:s förbiflygning hade planeten påverkats av en ovanlig typ av rymdväder som krossade planetens magnetfält och gav en dramatisk komprimering av Uranus magnetosfär.

"Om Voyager 2 hade anlänt bara några dagar tidigare skulle den ha observerat en helt annan magnetosfär vid Uranus", beskriver Jamie Jasinski vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien och huvudförfattare till det nya arbetet som publicerats i Nature Astronomy. "Rymdfarkosten såg Uranus under förhållanden som bara inträffar cirka 4 procent av tiden.

Men det var bra att vi kom dit då denna ovanliga fas skedde just då  annars hade vi inte förstått att den famns. Nu har vi hela förklaringen och har lärt oss något nytt.

För mer info om denna forsknings resultat se denna länk. 

Denisovamänniskan korsades en gång med Homo sapiens och formade dagens människa

 

Bild wikipedia Turister framför Denisovagrottan, där "Kvinna X" hittades år 2008.

2010 publicerades det första utkastet till neandertalarnas arvsmassa och jämfördes med den moderna människans arvmassa. Resultatet blev att neandertalare och moderna människor hade korsat sig med varandra i det förflutna.

Några månader senare visade en analys av ett fingerben som grävts ut i Denisovagrottan i Altaibergen i Sibirien att detta benfragment kom från en nyupptäckt hominingrupp som vi nu kallar denisovaner även denna människoart korsade sig med homo sapiens i det förflutna.

"Detta är en av de mest spännande upptäckterna om människans evolution under det senaste decenniet", beskriver Dr Linda Ongaro, postdoktoral forskning vid Trinity College Dublins School of Genetics and Microbiology och försteförfattare till en fascinerande ny översiktsartikel publicerad i den ledande internationella tidskriften Nature Genetics.

– Det är en vanlig missuppfattning att människan utvecklades plötsligt  från en gemensam förfader, men ju mer vi lär oss desto mer inser vi att korsningar med olika människoraser skedde och bidrog till att forma de människor vi är idag.

"Till skillnad från lämningar från neandertalare består den fossila lämningen av denisovafolket endast av ett fingerben, ett käkben, tänder och skallfragment. Men genom att använda dessa segment av denisovamänniskan och jämföra med den moderna människans arvsmassa har forskare avslöjat att minst tre tidigare händelser där gener från olika denisovapopulationer har tagit sig in i de genetiska signaturerna i dagens människor.

Var och en av dessa tre segment uppvisar olika nivåer av släktskap med den sekvenserade Altai Denisovan, vilket tyder på ett komplext förhållande mellan dessa systerlinjer.

I översiktsartikeln beskriver Dr Ongaro och Prof. Emilia Huerta-Sanchez bevis som tyder på att flera denisovapopulationer, som sannolikt hade ett omfattande geografiskt utbredningsområde från Sibirien till Sydostasien och Oceanien, var anpassade till olika miljöer.

De beskriver vidare ett antal gener av denisova-ursprung som gav dagens människor fördelar i olika miljöer.

Dr Ongaro tillade: "Bland dessa finns ett genetiskt fokus som ger en tolerans mot hypoxi (låg syrehalt i blodet) under syrefattiga förhållanden, vilket är mycket logiskt eftersom det ses i tibetanska befolkningar; flera gener som ger ökad immunitet; och en som påverkar lipidmetabolismen och ger värme när den stimuleras av kyla, vilket ger en fördel för inuitbefolkningar i Arktis.

"Det finns många framtida forskningsinriktningar som kommer att hjälpa oss att förstå en mer fullständig historia om hur denisovanerna påverkade dagens människor, inklusive mer detaljerade genetiska analyser i understuderade populationer vilket kan avslöja ännu dolda spår av denisovas härkomst. Att integrera mer genetiska data med arkeologisk information vore bra men då måste vi hitta fler fossil av denisova vilket skulle definitivt fylla i några fler luckor.

Forskningen stöddes av Europeiska forskningsrådet. Den publicerade översiktsartikeln kan läsas på Nature Genetics webbplats. 

En undran blir hur många fler människogrenar det fanns en gång. Liksom varför just homosapiens är den enda som övervunnit historiens vingslag. Frågor värda att fundera och filosofera kring. Något som även borde vara intressant är om Neandertalarna och denisovamänniskan korsade sig med varandra. Liksom frågan om både neandertalarna och Denisova försvann med tiden in i homosapiens arvsmassa och det av alla tre raserna blev enbart homosapiens kvar.

Hera är på väg mot asteroiden Didymos för att förstå effekten av nedslaget och kursändringen.

 

Bild wikipedia. Didymos (nederst till vänster) och Dimorphos (överst till höger) fotograferade av rymdsonden DART.

Sonden Hera är på en två år lång resa till det binära asteroidsystemet Didymos där sonden ska analysera resultaten av mänsklighetens första asteroidavböjningsexperiment.

DART-farkosten sköts upp den 24 november 2021 och kolliderade framgångsrikt med Dimorphos den 26 september 2022 klockan 23:14 UTC,  cirka 11 miljoner kilometer ; 0,074 astronomiska enheter; 29 månavstånd) från jorden. Kollisionen förkortade Dimorphos omloppsbana med 32 minuter, vilket var betydligt mer än den fördefinierade framgångströskeln på 73 sekunder.

 DART:s framgång med att avleda Dimorphos berodde på den rörelsemängdsöverföring som var förknippad med rekylen från det utkastade skräpet, vilket var betydligt större än det som orsakades av själva nedslaget. Därmed visade experimentet att vi kan ha en chans att avleda en asteroid som är på väg mot Jorden.

Den senaste djuprymdsmanövern var noggrant uträknad för att ställa in Hera för en gravitationsassistans i mars 2025 som kommer att förkorta restiden till Didymos. "Vi är mycket lyckligt lottade att Mars är på rätt plats för att kunna förkorta Heras restid", beskriver Pablo Muñoz från ESOC:s uppdragsanalysteam vilka planerade Heras resa.

Detta gör det möjligt för oss att designa en bana som använder Mars gravitation för att accelerera Heras fart mot Didymos vilket ger betydande bränslebesparingar för uppdraget och gör det möjligt för Hera att anlända till asteroiderna månader tidigare än vad som annars skulle varit möjligt.

Hera kommer också att använda förbiflygningen av Mars för forskning. ESA-teamet har designat en bana som kommer få farkosten att fara förbi Mars måne Deimos på ett avstånd av 300 km innan den passerar själva Mars vilket ger en sällsynt chans att studera denna marsmåne.

Hera kommer sedan att genomföra en andra djuprymdsmanöver i februari 2026 innan en sekvens av rendezvous-manövrar från oktober till december 2026 tar den i närheten av asteroiderna.

Vid Didymos kommer Hera att påbörja sitt uppdrag med att svara på frågor som: Hur och varför bildas binära asteroidsystem? När NASA:s DART-uppdrag träffade Didymos måne Dimorphos 2022, lämnade den då efter sig en krater eller omformade den hela asteroiden? Vad är Dimorphos inre struktur?

Viktig fråga  att få svar på är varför uppdraget med att ändra  Didymos bana fick större effekt än man räknat ut det skulle få. Kan det ha betydelse vad en asteroid består av i fför att förstå hur en effekt av ett nedslag ska ge på en kursändring eller inte? Kanske räcker det inte att räkna ut kurs och storlek på en asteroid på väg mot oss  för att ändra dess kurs utan man bör även veta vad den är uppbyggd av för att inte överraskas av effekten av en sammanstötning.