En jetstråle från ett svart hål träffar ett okänt objekt

 

Bild https://chandra.si  Källa C4 i Centaurus A-galaxen. (Källa: NASA/CXC/SAO/D. Bogensberger et al.; Bildbehandling: NASA/CXC/SAO/N. Wolk)

Även materia som kastas ut från svarta hål kan stöta på något i mörkret därute. Med hjälp av NASA:s Chandra X-ray Observatory har astronomer upptäckt ett ovanligt fenomen från ett stort svart håls kraftfulla jetstråle då strålen träffar ett oidentifierat objekt på dess väg i universum.

Centaurus A (Cen A) är en galax som finns cirka 12 miljoner ljusår från jorden. Astronomer har länge studerat Cen A eftersom galaxen har ett supermassivt svart hål i sitt centrum vilket skickar ut jetstrålar som sträcker sig ut över hela galaxen. Det svarta hålets jetstrålar består inte av högenergipartiklar från det svarta hålet själv utan från det starka gravitations- och magnetfältet runt detta.

Bilden ovan visar röntgenstrålar med låg energi som Chandra ser i ett rosa sken, röntgenstrålar med medelhög energi i lila och röntgenstrålar med högst energi i blått.

I den senaste studien har forskarna kommit fram till att jetstrålen åtminstone på vissa ställen rör sig nära ljusets hastighet. Med hjälp av den djupaste röntgenbilden som någonsin gjorts av Cen A fann de även ett område där strålningen är V-formad i ett ljusstarkt område av röntgenstrålningen något som inte hade setts tidigare i galaxen.

Denna källa, kallas C4 och finns nära jetstrålens väg från det svarta hålet och är markerat i den infällda bilden. V:ets armar är minst 700 ljusår långa.

Forskarna har en aning om vad som händer men identiteten på det objekt som sprängs i området är ett mysterium eftersom det är för avlägset för att dess detaljer ska kunna ses. Inte ens i bilder från dagens mest kraftfulla teleskop kan man utröna vad det är.

Det okända objektet som rammas kan vara en massiv stjärna, antingen en ensam sådan eller ett dubbelstjärnsystem. Röntgenstrålningen från C4 skulle kunna orsakas av kollisionen mellan partiklarna i jetstrålen och gasen i en vind som blåser ut från stjärnan (stjärnorna). Kollisionen kan generera turbulens vilket orsakar en ökning av densiteten hos gasen i jetstrålen. Detta antänder i sin tur röntgenstrålningen som Chandra registrerar. Men än är allt teori. Funderar på om det kan vara ett gasmoln som strålen träffat på och som ger skenet då det antänds.

En artikel som beskriver dessa resultat finns i det senaste numret av The Astrophysical Journal. Författarna till studien är David Bogensberger (University of Michigan), Jon M. Miller (University of Michigan), Richard Mushotsky (University of Maryland), Niel Brandt (Penn State University), Elias Kammoun (University of Toulouse, Frankrike), Abderahmen Zogbhi (University of Maryland) och Ehud Behar (Israel Institute of Technology).

NASA:s Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, förvaltar Chandra-programmet. Smithsonian Astrophysical Observatorys Chandra X-ray Center kontrollerar den vetenskapliga verksamheten från Cambridge, Massachusetts, och flygverksamheten från Burlington, Massachusetts.

Små asteroider kan nu hittas lättare i Asteroidbältet

 

Bild https://news.mit.ed En  illustration av NASA:s James Webb Space Telescope som i infrarött ljus visar upp en population av små asteroider i asteroidbältet. Bild: Ella Maru och Julien de Wit.

Asteroiden som släckte ut dinosaurierna beräknas ha varit cirka 10 kilometer i diameter. Det är ungefär lika stort som Brooklyn i New York. Ett sådant massivt nedslag förutspås ske  en gång på 100 miljoner till 500 miljoner år.

Däremot kan mycket mindre asteroider i storlek som en buss slå ner på jorden oftare kanske bara med några års mellanrum. Dessa mindre asteroider på tiotals meter i diameter är mer benägna att ta sig ur asteroidbältet och migrera in mot jorden. Om de slår ner kan dessa små asteroider skicka chockvågor genom hela regioner som skedde vid nedslaget 1908 i Tunguska i Sibirien och asteroiden 2013 som bröts sönder på himlen över Tjeljabinsk i Ural. Att kunna observera dessa asteroider i asteroidbältet då de tar kurs mot oss skulle ge en inblick i varifrån de kommer och ge oss tid att försvara oss.

Nu har ett internationellt forskarlag lett av fysiker vid MIT (Massachusetts Institute of Technology) hittat ett sätt att upptäcka de minsta asteroiderna i asteroidbältet (bältet där miljontals asteroider finns ligger mellan Mars och Jupiter). Hittills har de minsta asteroiderna som forskare kunnat urskilja där varit ungefär en kilometer i diameter. Med teamets nya metod kan forskare nu upptäcka asteroider i asteroidbältet som är så små som 10 meter i diameter.

"Vi har kunnat upptäcka jordnära objekt ner till 10 meter i storlek", beskriver studiens huvudförfattare, Artem Burdanov, forskare vid MIT:s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences. "Vi har nu ett sätt att upptäcka dessa små asteroider när de är mycket längre bort, så att vi kan göra mer exakt spårning av dess omloppsbana vilket kan hjälpa oss att hindra nedslag på jorden."

Studiens medförfattare inkluderade MIT-professorerna i planetvetenskap Julien de Wit och Richard Binzel, tillsammans med medarbetare från flera andra institutioner, inklusive universitetet i Liège i Belgien, Karlsuniversitetet i Tjeckien, Europeiska rymdorganisationen och institutioner i Tyskland inklusive Max Planck-institutet för utomjordisk fysik och universitetet i Oldenburg.

I artikeln som publicerats nyligen  i tidskriften Nature rapporterar forskarna att då de har använt sin metod  upptäckt mer än 100 tidigare okända  mindre asteroider i asteroidbältet. Rymdstenarna varierar från storleken av en buss och uppåt och är de minsta asteroiderna inom asteroidbältet som hittills har upptäckts. I den nya studien letade forskarna efter asteroider av mindre storlekar med hjälp av data från världens mest kraftfulla observatorium – NASA:s James Webb Space Telescope (JWST), som är särskilt känsligt i det infraröda fältet snarare än synligt ljus. Det råkar vara så att asteroider som kretsar i asteroidbältet är mycket ljusare vid infraröda våglängder än vid synliga våglängder och är därför mycket lättare att upptäcka med JWST:s infraröda kapacitet.

Universum kan ses designat för att passa oss (eller har vi designats för att passa in)

 

Den antropiska principen är inom kosmologi, fysik och filosofi, ett begrepp som sammanfattar den åsikten att universums grundläggande naturlagar måste ha fått en specifik utformning för att liv ska kunna uppstå. 

I en banbrytande studie om axion mörk materia av Dr. Nemanja Kaloper, fysiker vid Institutionen för fysik och astronomi vid University of California, Davis, och Dr. Alexander Westphal, professor vid Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) i Tyskland, föreslår dessa en metod för att testa den antropiska principen vilket potentiellt kan skaka grunden för hur vi förstår vår plats i kosmos.

Studien publicerades i The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics här beskriver den framstående astronomen Dr. David Kipping och astrofysikern Dr. Geraint Lewis att mänskligheten ännu inte upptäckt intelligent utomjordiskt liv eftersom Jorden existerar i en ficka i rymden dit avancerade utomjordingar ännu inte har nått fram. Kritiker hävdar däremot att antropiska resonemang är en icke vetenskaplig förklaring utan mer en filosofisk krycka och förlitar sig på multiversumhypotesen för att rättfärdiga sina antaganden. Om det finns oräkneliga universum, vart och ett med olika fysiska konstanter är det inte förvånande att ett av dem skulle tillåta liv.

Multiversum förblir spekulativt, vilket lämnar den antropiska principen på ostadig grund och kritiseras ofta för sitt cirkelresonemang och sin icke-falsifierbarhet. Forskarna fördjupar sig i axion mörk materia – en svårfångad kandidat för universums saknade massa – och då inga bevis finns av att multiunvers eller den antropiska principen finns är det inte vetenskap utan något som varken kan bevisas eller motbevisas. Deras resultat presenterar en väg för att testa principen och väcker kritiska frågor om dess vetenskapliga giltighet.

Centralt i studien är begreppet "suddig" mörk materia, en form av ultralätta axioner med mycket liten massa. Om dessa partiklar existerar, teoretiseras om att de för att bilda ett kvantvågsliknande fält på galaktiska skalor. Fuzzy Dark Matter har dykt upp som ett lönsamt alternativ till traditionella modeller, och erbjuder potentiella förklaringar till skillnader i teori om hur galaxer bildas.

I Dr. Kaloper och Dr. Westphals ramverk antas axioner uppstått från kvantfluktuationer under universums expansiva första epok. Dessa partiklar skulle ha de "guldlocksegenskaper" som behövs för att förklara förekomsten av mörk materia och deras beteende styrs av det subtila samspelet mellan inflationsdynamik och kvantmekanik.

Det som gör denna hypotes revolutionerande är dess koppling till den antropiska principen. Studien illustrerar på ett levande sätt hur antropiska resonemang interagerar med begreppet multiversum. Om suddiga axioner upptäcks med massor och densitet som är perfekt anpassade till livsuppehållande förhållanden, skulle det tyda på att universum är "precis rätt" för människan och allt liv på jorden. Dr. Kaloper och Dr. Westphals studie kan representera en vändpunkt av vår förståelse av universum och vår plats i det. Genom att knyta den antropiska principens öde till observerbara fenomen utmanar de oss att ompröva den vetenskapliga förklaringens natur.

Är universum finjusterat för liv eller är vi bara ett slumpmässigt utfall bland många? Svaret kan finnas i den svårfångade världen av suddig mörk materia – och med den väntar ett nytt kapitel i historien om kosmiska upptäckter.

Läs gärna mer om detta spännande sätt att förstå och se på verkligheten här vid The Debrief https://thedebrief.org. 

Men jag vill även tipsa om en bok av Sabine Hossenfelder som är teoretisk fysiker vid Frankfurt Institute for advanced studies med titeln Existentiell Fysik utgiven på svenska 2023. Här beskriver hon bland annat hur multiversum och den antropiska principen bör förstås. Det finns mycket ovetenskap inom psudovetenskap inom dessa begrepp.

Hubbles väderobservationer på is- och gasplaneterna i vårt solsystem

 

Bild https://hubblesite.org/ Ett montage av Hubbleteleskopets bilder av vårt solsystems fyra yttre planeter: Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus, var och en visad i förbättrade färger.

Rymdteleskopet Hubble observationsprogram som kallas OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) samlar in långsiktiga observationer av Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus väder för att förstå deras atmosfäriska dynamik och utveckling.

Jupiters molnband visar ett ständigt föränderligt kalejdoskop av form och färg. Det är alltid stormigt väder på Jupiter: cykloner, anticykloner, vindförändringar plus den kraftigaste stormen i solsystemet, den stora röda fläcken. Jupiter är till stor del  täckt av ammoniak-iskristallmoln ovan atmosfären som är tiotusentals mil djup.

Det tar mer än 29 år för Saturnus att kretsa runt solen, så OPAL har följt den i ungefär en fjärdedel av ett Saturnusår (med början från 2018 vilket var slutet av Cassini-uppdraget). Eftersom Saturnus lutar 26,7 grader går den igenom mer djupgående säsongsförändringar än Jupiter. Saturnus årstider varar i ungefär sju år. Detta innebär också att Hubble ser det spektakulära ringsystemet i en sned vinkel på nästan 30 grader och ringarnas lutning från kanten där de försvinner nästan helt eftersom de ses som papperstunna.

Uranus lutar på sidan så att dess rotationsaxel nästan är i samma plan som planetens omloppsbana. Detta resulterar i att planeten går igenom radikala årstidsväxlingar under sin 84 år långa vandring runt solen. Konsekvensen av planetens lutning innebär att en del av halvklotet är helt utan solljus, under tidsperioder som varar upp till 42 år. OPAL har följt den norra polen som för tillfället tippar mot solen.

När Voyager 2 flög förbi Neptunus 1989 blev astronomerna förbryllade över en stor mörk fläck lika stor som Atlanten som tornade upp sig i atmosfären. Var den lika långlivad som Jupiters stora röda fläck frågade man sig. Frågan förblev obesvarad tills Hubble 1994 kunde visa att sådana mörka stormar var övergående på Neptunus de dök upp och försvann efter två till sex år. Under OPAL-programmet upptäckte Hubble även slutfasen av en mörk fläck och hela livscykeln för en annan – båda migrerade mot ekvatorn innan de försvann. OPAL-programmet gör att astronomer inte missar framtida stormar.

För än mer utförligt om klimat och väder på dessa planeter följ denna länk från NASA:s Hubbletelekops egen sida.  

Månens största och äldsta krater

 

Bild wikipedia. Aitkenkratern, vy av Apollo 17 från 121 km höjd.

Baserat på vissa egenskaper hos Aitken-kratern ansåg astronomer att kratern var oval eller ellipsformad. I åratal trodde forskare att denna enorma krater bildats av ett nedslag som träffade månen i en flack vinkel, möjligen så extrem som då en sten hoppar över en vattenyta i den så kallade leken ”kasta smörgås” 

Enligt denna teori skulle mycket lite skräp från nedslaget som bildat kratern ha kastats ut på månens sydpol (kratern finns på månens sydpol) landningsområdet för de kommande Artemis-uppdragen då människan återvänder till månen.

I en ny studie under ledning från University of Maryland (UMD) och publicerad i tidskriften Earth and Planetary Science Letters visas att nedslaget kan ha varit mycket mer direkt än man tidigare ansett vilket resulterade till en mycket rundare krater än man tidigare ansett formen se ut som.

"Det är utmanande att studera Aitken-kratern holistiskt på grund av dess enorma storlek vilket är anledningen till att forskare fortfarande försöker förstå dess form och storlek. Dessutom har det gått fyra miljarder år sedan kratern bildades och många andra nedslag har dolt dess ursprungliga form förklarar studiens huvudförfattare, Hannes Bernhardt, biträdande forskare vid UMD:s geologiska institution. "Vårt arbete utmanar många befintliga idéer om hur detta massiva nedslag inträffade och kastade ut material men vi är nu ett steg närmare för att bättre förstå månens tidiga historia och utveckling över tid.”

Med hjälp av högupplöst data från NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter utvecklade Bernhardt och hans team ett innovativt tillvägagångssätt för att förstå Aitken-kraterns komplexa struktur. De identifierade och analyserade över 200 bergsformationer utspridda runt bassängen, geologiska egenskaper som teamet misstänkte var uråldriga rester från det ursprungliga nedslaget. Från fördelningen och formen på dessa bergsliknande stenar insåg teamet att nedslaget borde ha skapat en cirkulär krater från vilken betydande bitar av materia spreds ut över månens yta på månens sydpol (där kraterns finns).

"En rundare, mer cirkulär form indikerar att ett föremål träffade månens yta i en mer vertikal vinkel, möjligen liknande som att släppa en sten rakt ner på marken", beskriver Hannes Bernhardt, biträdande forskare vid UMD:s geologiska institution.

Artikeln "Numeric Ring-Reconstructions based on Massifs favor a Non-oblique South Pole-Aitken-forming Impact event" publicerades i Earth and Planetary Science Letters den 28 november 2024. Studien stöddes av NASA-projektet Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) och initierades av Jessica Walsh från Northern Arizona University, som tragiskt gick bort innan studien publicerades. Medförfattare var Jaclyn Clark, biträdande forskare vid UMD, Leon Schröder från AlgebraX gmbH, Megan Henriksen från Intuitive Machines och Christopher Edwards och Jessica Walsh från Northern Arizona University

Hubbleteleskopet tar en närmare titt på en kvasar som är en blasar

 

Bild https://hubblesite.org  Kvasar 3C 273 som finns i riktning mot stjärnbilden jungfrun. En kvasar är en extremt ljusstark och avlägsen aktiv galaxkärna. Den överglänser sin värdgalax så denna inte tidigare har kunnat observeras. Just denna kvasar är klassificerad som blasar vilket är en typ av kvasar, dvs en mycket kompakt, ytterst ljusstark och snabbt variabel galaxkärna. Det som utmärker en blazar är att en av dess jetstrålar är riktad mer eller mindre rakt mot jorden.

Astronomer har nyligen använt NASA:s rymdteleskop Hubble för att se närmare på ett energirikt stort svart hål som är en kvasar. En kvasar är ett galaktiskt centrum som lyser starkt när det svarta hålet konsumerar materia i sin omedelbara omgivning och överglänser den galax där den finns i ljusstyrka.

De nya Hubble-bilderna av miljön runt kvasaren visar en del "konstiga saker", enligt Bin Ren vid Côte d'Azur-observatoriet och Université Côte d'Azur i Nice, Frankrike. "Man ser några klumpar i olika storlekar och en mystisk L-formad trådstruktur. Allt detta inom 16 000 ljusår från det svarta hålet.

En del av objekten kan vara små satellitgalaxer runt det svarta hålet och på så sätt skulle de kunna förlora material till det svarta hålet och driva den ljusstarka fyren (som kallas kvasar). – Tack vare Hubbles observationsförmåga öppnar vi en ny inkörsport till att förstå kvasarer, beskriver Ren.

Kvasarer ser ut som stjärnor eller punktkällor av ljus i rymden (därav namnet kvasistellära objekt). Kvasaren i den nya studien, kvasar3C 273, identifierades 1963 av astronomen Maarten Schmidt och var den första kvasar som upptäckts. På ett avstånd av 2,5 miljarder ljusår var den för långt bort för att tolkas som en stjärna. Den har en ljusstyrka som är mer än 10 gånger starkare än de ljusaste elliptiska jättegalaxerna. Detta öppnade dörren till en ny gåta inom kosmologin. Frågan vad som driver denna massiva energiproduktion? Det troliga  är material som dras in i ett svart hål.

År 1994 avslöjade Hubbles starka teleskop att miljön kring kvasarer är mycket mer komplex än man först trott. Bilderna tolkades som galaktiska kollisioner och sammanslagningar mellan kvasarer och materia och gas som for ner på supermassiva svarta hål. Detta får de svarta hålen att bli kvasarer.

Att se in i kvasaren 3C 273 är för Hubble som att se rakt in i en bländande bilstrålkastare och försöka se en myra krypa på kanten runt den. Kvasaren strålar ut tusentals gånger mer energi än stjärnorna från en galax. 3C 273 finns 2,5 miljarder ljusår bort och är en av de närmsta till oss. Om den varit alldeles i närheten, några tiotals ljusår från jorden, skulle den se lika ljus ut som solen på himlen!)

Hubbles STIS-instrument kan fungera som en koronagraf för att blockera ljus från centrala källor inte olikt hur månen blockerar solens bländning under en total solförmörkelse. Astronomer har använt STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) för att avslöja stoftskivor runt stjärnor för att förstå hur planetsystem bildas och nu kan de använda STIS för att bättre förstå kvasarernas närliggande värdgalaxer. Coronografen på Hubble gjorde det möjligt för astronomer att se åtta gånger närmare det svarta hålet än någonsin tidigare. 

Forskarna fick en sällsynt inblick i kvasarens 300 000 ljusår långa extragalaktiska jetstråle av material som for genom rymden med nästan ljusets hastighet. Genom att jämföra STIS-korondata med arkivbilder från STIS med 22 års mellanrum drog forskarlaget under ledning av Ren slutsatsen att jetstrålen rör sig snabbare när den är längre bort från det svarta hålet.

I framtiden kan vi få fler ledtrådar om kvasarer genom att titta närmare på 3C 273 i infrarött ljus med James Webb Space Telescope, beskriver Ren. (observationstid med detta teleskop är svårt att få)

Minst 1 miljon kvasarer är utspridda över himlen. De är användbara bakgrundsstrålkastare för en mängd olika astronomiska observationer. Kvasarer var vanligast cirka 3 miljarder år efter big bang, då galaxkollisioner var vanligare.

Rymdteleskopet Hubble har varit i drift i över tre decennier och fortsätter att göra banbrytande upptäckter som formar vår grundläggande förståelse av universum. Hubble är ett internationellt samarbetsprojekt mellan NASA och ESA (European Space Agency). NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, sköter teleskopet och uppdragsverksamheten. Lockheed Martin Space, baserat i Denver, stöder också uppdragsverksamheten vid Goddard. Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, som drivs av Association of Universities for Research in Astronomy, bedriver Hubble-vetenskaplig verksamhet för NASA.

Massiva asteroidnedslag i det förgångna förändrade inte jordens klimat in i vår tid

 

Bild wikimedia på Popigai-kratern.

Två flera mil stora asteroider träffade jorden med ungefär 25 000 års mellanrum och lämnar efter sig den 100 kilometer långa Popigai-kratern i Sibirien Ryssland för 35 miljoner år sedan och den 40-85 kilometer långa kratern i Chesapeake Bay i USA även denna för ca 35 miljoner år sedan. 

Den nya studien, som publicerats i tidskriften Communications Earth & Environment, fann inga bevis för en varaktig förändring i klimatet under de 150 000 år som följde efter denna tid.

Forskarna drog slutsatser om klimatet tiden innan nedslagen och efter dessa genom att titta på isotoper (atomtyper) i fossiler av små, skalförsedda organismer som levde i havet eller på havsbotten vid den tiden. Mönstret av isotoper speglar hur varmt vattnet var när organismerna levde.

Medförfattare till studien professor Bridget Wade (UCL Earth Sciences) beskriver: "Det som är anmärkningsvärt med våra resultat är att det inte skedde någon verklig förändring av klimat efter nedslagen (nedslagen är några av se största jorden utsatts för). Vi förväntade oss att isotoperna skulle förskjutas i den ena eller andra riktningen för att indikera varmare eller kallare klimat men så var det inte. Dessa stora nedslag inträffade och på lång sikt verkar vår planet inte ha påverkats under en längre tidsperiod.

– Vår studie kunde inte fånga upp kortsiktiga förändringar som tiotals eller hundratals år eftersom proverna visade vart 11 000:e år. Sett över en mänsklig tidsskala skulle dessa nedslag vara en katastrof. De skulle skapa en massiv chockvåg och tsunami, det skulle bli omfattande bränder och stora mängder damm skulle skickas ut i luften och blockera solljuset.

– Modellstudier av det större Chicxulub-nedslaget som dödade dinosaurierna, tyder också på ett klimatskifte på en mycket mindre tidsskala mindre än 25 år (men tillräckligt för att utrota dinosauriernas värld). 

Forskargruppen, som inkluderar professor Wade och master student i geovetenskap Natalie Cheng, analyserade isotoper i över 1500 fossil av encelliga organismer så kallade foraminiferer, både de som levde nära havsytan (planktoniska foraminiferer) och på havsbotten (bentiska foraminiferer).

Dessa fossil var mellan 35,5 och 35,9 miljoner år gamla och hittades inbäddade inom tre meter i ett  bergs inre som tagits från och under Mexikanska golfen av det vetenskapliga djuphavsborrningsprojektet.

Förutom dessa två nedslag tyder befintliga bevis på att tre mindre asteroider också de träffade jorden under denna tid – den sena eocen-epoken – vilket pekar på en störning i vårt solsystems asteroidbälte (asteroidbältet mellan Mars och Jupiter).

Tidigare undersökningar av klimatet vid den tiden hade varit ofullständiga noterade forskarna där vissa kopplade meteornedslagen till trolig accelererad nedkylning och andra till episoder av varmare temperaturer.

Studien finansierades av Storbritanniens Natural Environment Research Council (NERC).