En oväntad spiralform på en galax

 

Bild https://hubblesite.org  Spiral Quasar  i Galax J0742+2704

Fält av gula galaxer i olika storlekar och avstånd ses ovan. Två större galaxer är framträdande. I mitten finns en galax med en ljus kärna och svagt synliga spiralarmar från dess topp och botten. Längst ner till höger i spiralen finns en ringgalax med ett tydligt mellanrum mellan dess ljusa kärna och ringovalen av stoft och gas som omger den.

Natthimlen har alltid spelat en avgörande roll för navigering, från tidiga havsfärder till modern GPS. Förutom stjärnor använder USA:s flotta kvasarer som fyrar. Kvasarer är avlägsna galaxer med supermassiva svarta hål, omgivna av glödheta skivor av virvlande gas som kan spränga iväg jetstrålar av materia. 

Uppföljning av en upptäckt 2020 av nya jetstrålar från ett antal kvasarer har nu gjort att den aspirerande marinofficeren Olivia Achenbach vid United States Naval Academy använt NASA:s rymdteleskop Hubble för att avslöja överraskande egenskaper hos en av dem, kvasaren J0742+2704. 

– Den största överraskningen var att se den distinkta spiralformen i bilderna från rymdteleskopet Hubble. Först var jag orolig att jag hade gjort ett misstag, beskriver Achenbach som gjorde upptäckten under en fyra veckor lång praktik

"Vi ser vanligtvis kvasarer som äldre galaxer som har vuxit sig mycket massiva, tillsammans med sina centrala svarta hål efter att ha gått igenom röriga sammanslagningar och fått en elliptisk form", beskriver astronomen Kristina Nyland vid Naval Research Laboratory vilken var Achenbachs rådgivare i forskningen.

"Det är extremt sällsynt och spännande att hitta en galax med kvasararmar och ett svart hål som är mer än 400 miljoner gånger solens massa vilket är ganska stort plus unga jetstrålar som inte kunde upptäckas för 20 år sedan", påtalar Nyland.

Den ovanliga kvasaren tar sin plats mitt i en aktiv debatt inom astronomin om vad som utlöser kvasarjetstrålar som kan vara viktiga för galaxers utveckling då jetstrålar kan hindra stjärnbildning. En del astronomer misstänker att kvasarjetstrålar utlöses av stora galaxkollisioner när materia från två eller flera galaxer blandas ihop och uppvärmd gas leds mot sammanslagna svarta hål. Spiralgalaxkvasarer som J0742+2704 tyder dock på att det kan finnas andra vägar för jetstrålar.

Även om J0742+2704 har behållit sin spiralform, visar Hubble-bilden spännande tecken på dess potentiella växelverkan med andra galaxer. En av dess armar visar förvrängning, möjligen kan det vara en tidvattensvans.

– Det är klart att det är något intressant på gång. Även om kvasaren inte har upplevt någon större omvälvande sammansmältning kan den interagera med en annan galax, som genom gravitation drar i dess spiralarm, beskriver Nyland.

En annan galax som syns i närheten i Hubble-bilden har en ringstruktur. Denna sällsynta form kan uppstå efter en galaxinteraktion där en mindre galax slår igenom i mitten av en spiralgalax. – Ringgalaxen nära kvasarvärdgalaxen kan vara en spännande ledtråd till vad som händer i det här systemet. Vi kan bevittna efterdyningarna av den interaktion som utlöste den här unga kvasarjetstrålen, beskriver Nyland.

Både Achenbach och Nyland betonar att denna spännande upptäckt är en ny utgångspunkt och det kommer att göras ytterligare flervåglängdsanalyser av J0742+2704 med data från NASA:s Chandra X-ray Observatory och Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile.

Resultatet av studien presenteras vid det 245:e mötet för American Astronomical Society i Washington, D.C.

Neutronstjärnor kan ha berg vilka ger krusningar i rummet och tiden.

 

En neutronstjärna är ett av flera möjliga slut för en stjärna. De är slutet för större stjärnor efter att de blivit supernovor. Resten efter supernovan blir en neutronstjärna på  cirka 20 km i diameter med har en massa motsvarande 1,4–3 solmassor. Det innebär att neutronstjärnan har en densitet som är omkring 1 miljard ton per kubikcentimeter. Bilden ovan från wikipedia visar en hur en neutronstjärna troligast ser ut.

Berg eller icke-axisymmetriska deformationer av roterande neutronstjärnor utstrålar effektivt gravitationsvågor. Kärnteoretiker vid Indiana University har undersökt analogier mellan neutronstjärnberg och ytegenskaper hos vårt solsystemets månar och planeter. Både neutronstjärnor och vissa månar som Jupiters måne Europa eller Saturnus måne Enceladus har tunna skorpor över djupa hav, medan Merkurius har en tunn skorpa över en stor metallkärna. Tunna lakan kan skrynklas på universella sätt. Europa har linjära drag. Enceladus har tigerliknande ränder och Merkurius har böjda trappstegsliknande strukturer.

Neutronstjärnor med berg kan ha liknande typer av ytegenskaper som kan upptäckas genom att observera kontinuerliga gravitationsvågssignaler. Neutronstjärnors ytegenskaper är till stor del okända. Kärnteoretiker utforskar bergsbildningsmekanismer på aktiva på månar och planeter i vårt solsystem. En del av de mekanismer man funnit tyder på att neutronstjärnor sannolikt har berg. Neutronstjärnberg skulle vara mycket mer massiva än berg på jorden – så massiva att gravitationen bara från dessa berg skulle kunna producera små svängningar eller krusningar i rummets och tidens väv. Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) söker nu efter de krusningar som dessa berg (om de finns) kan ha skapat.

Denna forskning om hur man letar efter neutronstjärneberg kommer att vägleda sökandet efter svängningar i rum-tiden i form av så kallade kontinuerliga gravitationsvågor. Vågor så svaga att de endast kan detekteras med mycket detaljerade och känsliga sökningar noggrant inställda på förutspådda frekvenser med flera signalegenskaper. De första upptäckterna av kontinuerliga gravitationsvågor (om det lyckas) kommer att öppna ett nytt fönster mot universum och ge unik information om neutronstjärnor, de tätaste objekten i rymden efter svarta hål. Dessa signaler kan också ge ny information om de  grundläggande naturlagarna.

Neutronstjärnor med berg kan ha liknande typer av ytegenskaper som kan upptäckas genom att observera kontinuerliga gravitationsvågssignaler. Jordens innersta inre kärna är anisotrop (innebär att ett material har olika fysikaliska egenskaper i olika riktningar) med en skjuvmodul (Det linjära förhållandet mellan skjuvspänning och skjuvtöjning beskrivs av skjuvmodulen (G) som har dimensionen kraft per area och mäts i pascal, oftast gigapascal (GPa). Skjuvmodulen ingår i Hookes lag för skjuvning.) och beror på riktning. Om material i neutronskorpan också är anisotropt kommer det att uppstå en bergsliknande deformation och dess höjd kommer att öka ju snabbare neutronstjärnan snurrar. En sådan ytegenskap skulle kunna förklara det maximala spinn som observerats för neutronstjärnor och en möjlig minimal deformation av radioemitterande neutronstjärnor, så kallade millisekundspulsarer.

Jag anser det låter otroligt att neutronstjärnor kan ha berg. Dessa stjärnor borde genom den starka gravitationen där har format dem helt runda.

Röntgenblixtrar som mystiskt accelererar

 

Bildtexten från https://news.mit.edu :I den här konstnärens rendering följer en ström av materia en vit dvärgstjärna som kretsar runt  ackretionsskivan som omger  galaxen 1ES 1927:s supermassiva svarta hål. Upphovsman: Aurore Simonnet / Sonoma State University.

Det svarta hålet det handlar om är 1ES 1927+654, som är ungefär lika massivt som en miljon solar och finns i en galax som ligger 270 miljoner ljusår bort. Astronomerna från MIT ( Massachusetts Institute of Technology) har upptäckt blixtar av röntgenstrålning som kommer från det svarta hålet i en stadigt ökande hastighet.

Under en period av två år ökade blixtarna, vid millihertzfrekvenser, från var 18:e minut till var sjunde minut. Denna ökning av röntgenstrålning har inte setts från ett svart hål tidigare.

Forskarna utforskade ett antal scenarier för vad som skulle kunna förklara blixtarna. De tror nu att den mest sannolika förklaringen är en snurrande vit dvärgstjärna en extremt kompakt kärna av en död stjärna som kretsar runt det svarta hålet och hamnat närma det svarta hålets händelsehorisont.  Den gräns bortom vilken ingenting kan undkomma det svarta hålets gravitationskraft. Om så är fallet måste den vita dvärgen göra en balansakt eftersom den kan komma ända fram till det svarta hålets kant utan att faktiskt falla in.

– Det här skulle vara det närmaste vi känner till att något objekt kommit ett svart hål utan att falla in, beskriver Megan Masterson, doktorand i fysik vid MIT, som var med om och ledde upptäckten.

Forskarna presenterade nyligen sina resultat av upptäckten och dess resultat i vid det 245:e mötet för American Astronomical Society.

För mer utförligt om denna upptäcktg läs artikeln från MIT här. 

Vad är den vita fläcken som kan ses vid norrsken?

 

Bild https://www.countryliving.com.

Den vitaktiga grå fläck som ibland dyker upp på natthimlen tillsammans med norrsken har för första gången fått en förklaring av forskare vid University of Calgary.

"Du ser det här dynamiska gröna norrskenet, du kan se en del av det röda norrskenet i bakgrunden och helt plötsligt ses  en strukturerad fläck som  är gråtonad eller vittonad kopplad till norrskenet", beskriver Dr. Emma Spanswick, PhD, huvudförfattare till artikeln (se nedan) och docent vid institutionen för fysik och astronomi vid naturvetenskapliga fakulteten vid University of Calgary.

Spanswick beskriver att den vita fläcken har refererats till i vetenskapliga artiklar tidigare men aldrig förklarats.

Hennes team visar i en artikel slutsatsen att det "helt säkert är en värmekälla" och beskriver att det tyder på att norrskenet är mer komplext än man tidigare trott.

Spanswick beskriver att upptäckten möjliggjordes efter  framsteg inom kamerateknik som gnu ör det möjligt för både amatörfotografer och forskare att se färgbilder av natthimlen.

"Alla har lagt märke till framstegen inom digital fotografering. Nu kan din mobiltelefon ta bilder på norrskenet, beskriver hon. 

"Den här typen av sensorer kan nu hittas i mer kommersiella, mer robusta sensorer som vi skulle använda inom vetenskapen."Teamets forskning kom efter att det fanns ett förnyat intresse för kontinuumemission med upptäckten och observationerna av det långa, glödande bandet av lila ljus som kallas STEVE – eller Strong Thermal Emission Velocity Enhancement. Min teori är att Steve och dessa fläckar består av samma slag och är samma fenomen.

"Det finns likheter mellan det vi ser nu och STEVE", förklarar Spanswick. "STEVE manifesterar sig som en lila eller gråtonad struktur.

"Spektrumet mellan de två är likartade men på grund av dess koppling till dynamiskt norrsken är fläcken nästan inbäddat i norrskenet. Den är svårare att urskilja om man skulle söka det medan STEVE är skilt från norrskenet som ett stort band som korsar himlen.

Den senaste forskningen är betydelsefull och medverkande vid denna var  tre UCalgary-studenter i dess grundutbildning och Josh Houghton som ursprungligen anställdes som praktikant i projektet.

Artikeln om fenomenet publicerades den 30 december 2024 i tidskriften Nature Communications.

Mer materia behövs från Mars för att förstå dess historia

Bild https://www.llnl.gov NASA:s Mars-rover Perseverance tog en selfie då den samlar markprover som på Mars. Dessa prover är avgörande för att förstå planetens utveckling. (Foto: NASA/JPL-Caltech/MSSS).

Den nuvarande förståelsen av Mars utveckling bygger på mätningar av rymdfarkoster och analys av meteoriter. Dessa meteoriter kastades ut från Mars och korsade rymden innan de landade på jorden där de hittats främst i afrikanska öknar och på Antarktis. De finns i två kategorier av meteoriter från Mars. 

 Var och en målar upp en egen bild av Mars geologiska historia.

I en studie publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences, hävdar LLNL-forskare (Lawrence Livermore National Laboratory USA) att prov som hämtats från kända platser på Mars genom återvändande farkoster skulle kunna lösa denna gåta.

– Vi använder för närvarande prover som ofta är mindre än några tum för att extrapolera en planets hela evolutionära historia. Man skulle inte kunna förutspå Himalayas existens utifrån materia som samlats in i havsdjup på Jorden, påtalar Lars Borg, forskare vid LLNL. "Vi måste kunna avgöra om de egenskaper vi ser är en del av en storskalig funktion eller bara en liten lokal anomali."

Shergottiter (Meteoriter)  är 200 till 600 miljoner år gamla basaltiska bergarter som har geokemiska och isotopiska egenskaper som har likheter med vår månes. Dessa meteoriter tyder på att Mars bildade en kärna, mantel och skorpa mycket tidigt i sin historia och sedan hände inte mycket mer. Nakhliter (Meteoriter) är däremot 1,3 miljarder år gamla och tyder på att Mars bildade en kärna, mantel och skorpa ännu tidigare i sin historia än ovan visar och liksom jorden upplevde pågående geologisk aktivitet. Ingen annan planet presenterar en så förvirrande kombination av motsägelser av sin historia.

Mätningar och datering av många meteoriter från Mars har gjorts vid LLNL av Cosmochemical & Isotopic Signatures group. De håller för närvarande på att uppdatera sina anläggningar i väntan på Mars Sample Return Campaign, som ska ta mineralprover som samlats in av rovern Perseverance tillbaks till jorden.

"Detta är en del av en mycket bredare agenda för LLNL för att bidra med vår unika analytiska kapacitet till kommande uppdrag för att skicka tillbaka prover, vilket även  inkluderar människors återkomst till månen genom Artemis-programmet", beskriver LLNL-forskaren Thomas Kruijer.

Genom att studera prov från Mars (och deras kända platser) hoppas Borg och hans team kunna konstruera en enhetlig modell för hur Mars bildats och utvecklats.

Att förstå Mars historia kan ligga till grund för studier av att förstå jordens bildning och den tidiga utvecklingen av jordlika planeter i allmänhet.

– Att få mineral från den enda platsen i solsystemet som ens tillnärmelsevis ser ut som jorden skulle kunna belysa hur vår värld kom till, förklara hur civilisationen bildades och undersöka om vi är ensamma i universum, beskriver Borg. 

Så kan det första livet lyckats klara sig på Jorden

 

Bild https://www.psi.edu  En konstnärs tolkning av en kaotisk tidig tid på jorden när livet först fick fäste. I den här bilden av en vulkanisk ventil strålar varmt vatten upp  till ytan. Det gula vattnet runt den varma källan är fullt av alger. Upphovsman: William Hartmann.

Forskare är inte säkra på hur livet först uppstod och dess vidare öde över tid. Ny forskning publicerad i Proceedings of the Royal Society B tyder på att kemiska föregångare till liv klarade svåra förhållanden via reversibla förändringar i aktivitet och skydd, ett fenomen som kan ses som dvala.

Kevin Webster, associerad forskare vid Planetary Science Institute (Planetary Science Institute  501(c)(3) Tucson, Arizona är ett privat, icke-vinstdrivande företag som ägnar sig åt utforskning av solsystemet. En annan medverkande i forskningen var Jay Lennon från Indiana University.

"Jag är intresserad av frågor som rör livets uppkomst", beskriver Webster. "Min samarbetspartner, Jay Lennon, är intresserad av fenomenet dvala. Vi pratade en dag och han frågade om jag trodde att dvala var äldre än livet. Jag sa att jag är nästan säker på att det är det. Det var det som ledde fram till artikeln”.

Organismer använder dvala för att minska risken för död genom att skydda sig mot ogynnsamma förhållanden och vaknar sedan när gynnsamma förhållanden återkommer.

"Om du är aktiv, men det inte finns någon mat på grund av att floden torkar ut till exempel, kommer du att dö", beskriver Webster. "Men om du kan uthärda de riktigt torra förhållandena medan du är i vila kan du återgå till aktivitet så snart det finns vatten igen och leva för att föra vidare din genetiska information."

Webster och Lennon grävde i de fossila lagren och för att finna att dvala har använts av en mängd olika organismer  under  jordens historia, inklusive idag (ex är björnar i idé då deras föda minskar på vintern).

Genom att minska dödligheten under suboptimala förhållanden skulle dvala minska sannolikheten för lokala och globala utdöenden. Dessutom skapar dvala en 'fröbank' av inaktiva individer", beskriver författarna vilket innebär att livet inte behövde starta om upprepade gånger under jordens turbulenta första tid.

Vissa molekyler kan genom olika processer växla mellan ett tillstånd av dvala (under vilket det är skyddat, men inte kan förökas) och aktivitet (under vilket det är mer sårbart för miljön, men kan förökas). Växling mellan dessa tillstånd kan ske i samband med förändringar i miljön, såsom temperatur eller tillgången på andra molekyler.

Att förstå hur liv uppkom och spreds och fortlevde på jorden är ett mål med forskningen.

En stjärnströms egenskaper

 

En stjärnström är en grupp stjärnor som rör sig kollektivt längs med en delad bana. Bild wikipedia. Stjärnströmmar i Vintergatan, upptäckta 2007.

Fysiker vid University of California har föreslagit en lösning på ett långvarigt pussel kring stjärnströmmen GD-1, en av de mest välstuderade strömmarna i Vintergatans galaktiska halo, känd för sin långa, tunna struktur med sporrar och luckor. Forskarlaget under ledning av Hai-Bo Yu vid University of California, Riverside har föreslagit att en "subhalo"  en mindre satellithalo inuti den galaktiska halon  är anledningen till de sporrar och gap som observerats i stjärnströmmen GD-1.

Forskningen kan få stor betydelse för förståelsen av egenskaperna hos mörk materia.

En stjärnström är en grupp stjärnor som rör sig tillsammans längs en gemensam bana. En lucka hänvisar till en lokal underdensitet av stjärnor längs strömmen medan en sporre är en överdensitet av stjärnor som sträcker sig utåt från strömmens huvudkropp. Eftersom mörk materia (okänd energi) styr stjärnors strömmar kan astronomer använda stjärnströmmar för att spåra osynlig mörk materia i en galax.

Vintergatans galaktiska halo, ett ungefär sfäriskt område som omger vintergatan innehåller mörk materia (okänd materia) och sträcker sig bortom galaxens synliga kant. Visualiseringar av välkända stjärnströmmar i Vintergatan finns här.

Astronomer har upptäckt att utlöparna och gapen hos stjärnströmmen GD-1 inte enkelt kan hänföras till gravitation från kända klotformiga stjärnhopar eller satellitgalaxer i Vintergatan. Dessa  kan dock förklaras av ett okänt störande objekt, till exempel en subhalo. Men objektets densitet skulle behöva vara betydligt högre än vad som förutspås av förförståelsen av  CDM-subhalos (Cold Dark Matter).  

Studien stöddes av U.S. Department of Energy och John Templeton Foundation.

Titeln på forskningsrapporten som publicerats i The Astrophysical Journal Letters har titeln  "The GD-1 Stellar Stream Perturber as a Core-collapsed Self-interacting Dark Matter Halo".