Andomedagalaxens historia

 

Bild wikipedia på Andromedagalaxen.

Även om Vintergatan och Andromeda bildades vid samma tid för många miljarder år sedan visar observationer att de har mycket olik evolutionär historia. I en ny forskningsrapport beskrivs  att Andromedagalaxen ses ha fler yngre stjärnor och ovanliga egenskaper som sammanhängande strömmar av stjärnor. Detta innebär att den har haft en mer aktiv historia av stjärnbildning och växelverkan på senare tid än Vintergatan.

"Det ser ut som om galaxen har varit med om någon form av händelse som gjort att det bildades en stor mängd stjärnor och sedan bara stängdes stjärnbildningen ner, beskriver Daniel Weisz vid University of California, Berkeley. "Detta berodde troligen på en kollision med en annan galax i grannskapet."

En möjlig förklaring till kollisionen är den kompakta satellitgalaxen Messier 32, som liknar den avskalade kärnan av en galax som en gång varit en spiralgalax och som kan ha interagerat med Andromeda i det förflutna. Datorsimuleringar tyder på att när en närkontakt med en annan galax förbrukar all tillgänglig interstellär gas avtar stjärnbildningen.

"Andromeda ser ut som en övergångsgalax som ligger mellan en stjärnbildande spiralgalax och en sorts elliptisk galax som domineras av åldrande röda stjärnor", beskriver Weisz. "Vi kan se att den har en stor central utbuktning av äldre stjärnor och en stjärnbildande skiva som inte är så aktiv som man kan förvänta sig med tanke på galaxens massa."

"Den här detaljerade bilden från Hubbleteleskopet kommer att hjälpa oss att pussla ihop galaxens tidigare sammansmältnings- och interaktionshistoria", tillägger Williams.

Hubbleteleskopet som tagit bilder av Andromedagalaxen och gjort nya upptäckter kommer med dessa bilder att stödja de framtida observationer som ska göras med NASA:s James Webb Space Telescope och det kommande Nancy Grace Roman Space Telescope. Roman är i huvudsak en vidvinkelversion av Hubble (med samma spegelstorlek) och kommer att fånga motsvarande minst 100 högupplösta Hubble-bilder i en enda exponering. Dessa observationer kommer att komplettera och utöka Hubbles enorma datamängd.

Strukturen av två molekylmoln i Vintergatans centrum

Bild wikipedia. Vintergatsbandet i riktning mot Skyttens stjärnbild.

Fysikforskare Danya Alboslani '24 (CLAS) vid University of Connecticut och forskare postdoktor Samantha Brunker, medverkande vid Milky Way Laboratory under ledning av docent i fysiker docent Cara Battersby har utvecklat en ny röntgentomografimetod för att konstruera 3D-kartor över två molekylmoln i Vintergatans centrum som kallas "Stone" och "Sticks" molnen. Kartorna är de första renderingarna någonsin av molekylmoln i galaxens centrum i tre rumsliga dimensioner.

"Molnen absorberar röntgenstrålar som kommer från Sgr A* (det svarta hålet i centrum av galaxen) och sänder sedan ut röntgenstrålar i alla riktningar. En del av dessa röntgenstrålar kommer mot oss och det finns en mycket specifik energinivå i den neutrala järnlinjen på 6,4 elektronvolt som har visat sig korrelera med de täta delarna av molekylär gas, beskriver Alboslani. "Om du föreställer dig ett svart hål i mitten som producerar dessa röntgenstrålar som strålar utåt och så småningom interagerar med ett molekylmoln i CMZ (Central Molecular Zone)  kommer det med tiden att belysa olika delar av molnet, så vad vi ser är en skanning av molnen."

Vintergatans centrum är fyllt med stora mängder stoft vilket gör att det synliga ljuset kan vara skymt, men röntgenstrålningen som sänds ut av Sgr A* under intensiva ackretionshändelser kan ses. 

Alboslanis artikel fokuserar på Stone-molnet medan Brunkers artikel visar Sticks - molnet. – Den övergripande morfologiska överensstämmelsen och i synnerhet associationen mellan de tätaste områdena i både röntgen- och molekyllinjedata är slående och det är första gången det har visats i så liten skala, beskriver Brunker.

Alboslani och Brunker använde insamlad data från NASA:s Chandra X-ray Observatory som sträcker sig över två decennier för att skapa sina 3D-modeller av de molekylära molnen Stone och Sticks. Battersby förklarar att även om vi vanligtvis bara ser två rumsliga dimensioner av objekt i rymden, gör röntgentomografimetoden det möjligt för oss att mäta den tredje dimensionen av molnet och se hur röntgenstrålarna lyser upp enskilda delar av molnet över tid. "Vi kan använda tidsfördröjningen mellan belysningar för att beräkna den tredje rumsliga dimensionen eftersom röntgenstrålar färdas med ljusets hastighet", förklarar Battersby.

Alboslani beskrev denna forskning i sin presentation "X-ray echoes from Sgr A* reveal the 3D structure of molecular clouds in the Galactic Center" vid det 245:e mötet för American Astronomical Society (AAS) i National Harbor, Maryland den 14 januari. Två manuskript har även skickats in till AAS Journals och kommer att finnas tillgängliga den 14 januari kl. 20:00 EST.

En ny galaxgrupp hittad som tyder på tidig bildning av svarta hål.

 Bild https://webbtelescope.org

I december 2022 avslöjade NASA:s James Webb Space Telescope något som aldrig tidigare skådats: ett flertal små röda objekt som forskarna kallar "små röda prickar" (little red dots eller LRD). Även om dessa prickar är ganska rikliga, är forskare förbryllade över deras natur undrande över anledningen till deras unika färg och vad de förmedlar om det tidiga universum.

Ett team av astronomer sammanställde nyligen ett av de största sammanställningarna av LRD:er hittills vilka alla existerade under de första 1,5 miljarder åren efter big bang. De fann att en stor andel av LRD:erna i deras urval visade tecken på att innehålla växande supermassiva svarta hål.

"Vi är förbryllade över denna nya population av föremål som Webb har hittat. Vi ser inga analogier av dem vid lägre rödförskjutningar (vilket då skulle visat LRD längre fram i tiden), vilket är anledningen till att vi inte har sett dem före Webbteleskopets känsliga teleskop, beskriver Dale Kocevski vid Colby College i Waterville, Maine, huvudförfattare till studien. Det pågår en hel del arbete för att försöka förstå vad dessa små röda prickar är för typ av objekt och om deras ljus uppstår av svarta hål som närmar sig dem.

Forskarlaget vände sig till Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey (RUBIES) för att få spektroskopiska data av några av LRD:erna i deras fynd. De fann att omkring 70 procent av dessa visade sig innehålla gas som snabbt rör sig i en hastighet av 1 000 kilometer i timmen vilket är ett tecken på en ackretionsskiva runt ett massivt svart hål. Detta tyder även på att många LRD:er drar till sig svarta hål (De röda fläckarna anser jag är heta gasmoln rester efter mikrovågsbakgrunden efter BigBang obs min teori) även kända som aktiva galaxkärnor (AGN). 

– Det mest spännande för mig är rödförskjutningsfördelningarna. Dessa mycket röda källor slutar i princip att existera vid en viss tidpunkt efter big bang, beskriver Steven Finkelstein, medförfattare till studien som gjordes vid University of Texas i Austin. "Om de växer till svarta hål och vi tror att minst 70 procent av dem gör det, tyder detta på en era av dold tillväxt av svarta hål i det tidiga universum. Det finns fortfarande mycket att undersöka eftersom LRD:er verkar väcka fler frågor."

Till exempel är det fortfarande en öppen fråga varför LRD:er inte visas vid lägre rödförskjutningar (längre fram i tiden). Ett möjligt svar är tillväxt inifrån och ut: När stjärnbildningen i en galax expanderar utåt från kärnan avsätts mindre gas av supernovor nära det växande svarta hålet och det syns bättre. I det här fallet gör det svarta hålet av med sin gaskokong, blir blåare och mindre rött och förlorar sin LRD-status.

Dessutom är LRD:er inte ljusstarka i röntgenljus, vilket står i kontrast till de flesta svarta hål vid lägre rödförskjutningar. Astronomer vet dock att vid vissa gasdensiteter kan röntgenfotoner fastna vilket minskar mängden röntgenstrålning. Därför kan denna kvalitet hos LRD:er stödja teorin om att dessa är kraftigt skymda svarta hål.

Teamet använder flera tillvägagångssätt för att förstå LRD:ernas natur, bland annat genom att undersöka de mellaninfraröda egenskaperna i dessa och genom att leta brett efter växande svarta hål för att se hur många som passar in på LRD-kriterierna. Att få djupare spektroskopi och utvalda uppföljande observationer kommer också att vara till nytta för att lösa detta för närvarande "öppna fall" om LRD:er.

"Det finns alltid två eller flera möjliga sätt att förklara de förväxlingsegenskaper som små röda prickar har", beskriver Kocevski. – Det är ett kontinuerligt utbyte mellan modeller och observationer att hitta en balans mellan vad som stämmer bra mellan de två och vilka konflikter som finns i analysresultaten.

Resultaten av studien presenterades vid en presskonferens vid det 245:e mötet för American Astronomical Society i National Harbor, Maryland, och har accepterats för publicering i The Astrophysical Journal

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.