Den komplexa atmosfären över en fritt svävande exo-Jupiter

Bild https://webbtelescope.org  illustration på SIMP 0136.

Webb har fångat fläckvisa molnlager, heta områden på hög höjd och variationer i atmosfären över ett snabbt roterande, fritt svävande objekt 20 ljusår från jorden.

Att få en bra bild på en planet utanför vårt solsystem kan vara svårt. Vissa exoplaneter är alldeles för svala och ljussvaga för att kunna upptäckas. Många är praktiskt taget osynliga i det bländande skenet från sin sol. Andra roterar så långsamt att det skulle ta dagar att kartlägga hela planeten.

SIMP 0136 är ett hett, ljusstarkt, objekt i storlek som en planet med en kraftig atmosfär, extremt snabb rotationshastighet och ingen stjärna som förstör sikten mot objektet. SIMP 0136 är tekniskt sett inte en exoplanet då den inte finns i ett exosolsystem.

Genom att använda NASA:s James Webb Space Telescope för att övervaka SIMP 0136 när olika delar av objektets atmosfär roterar har forskare kunnat reda ut ljusstyrkemönstren av hundratals färger av infrarött ljus som kommer från olika delar av objektets atmosfär. Resultaten avslöjar variationer i molntäcken, temperatur och kemi vilket ger insikt i den tredimensionella komplexiteten hos gasjättar i och utanför vårt solsystem.

Genom att använda NASA:s James Webb Space Telescope för att övervaka ett brett spektrum av infrarött ljus som sänds ut under två hela rotationsperioder av SIMP 0136, kunde teamet upptäcka variationer i molnlager, temperatur och kolkemi som tidigare varit okända.

SIMP 0136 är ett snabbt roterande, fritt svävande objekt som är ungefär 13 gånger Jupiters massa, beläget i Vintergatan 20 ljusår från jorden. Även om den inte är klassificerad som en exoplanet då den inte har en bana runt en stjärna och kan vara en brun dvärg så är SIMP 0136 ett idealiskt mål för exometeorologi.

 Det är det ljusaste objektet av sitt slag på den norra stjärnhimlen. Eftersom den inte ingår i ett solsystem kan den observeras utan problem för ljuskontaminering eller variabilitet orsakad av en stjärna. Och dess korta rotationsperiod på bara 2,4 timmar gör det möjligt att göra mätningar mycket effektivt.

Före Webb-observationerna hade SIMP 0136 studerats med hjälp av markbaserade observatorier och NASA:s rymdteleskop Hubble och Spitzer.

"Vi visste redan att SIMP 0136  varierar i ljusstyrka och vi var säkra på att det finns fläckiga molnlager som roterar in och ut ur sikte och utvecklas över tid", förklarar Allison McCarthy, doktorand vid Boston University och huvudförfattare till en studie om objektet som publicerats i The AstrophysicalJournal Letters. "Vi trodde också att det kunde finnas temperaturvariationer, kemiska reaktioner och möjligen vissa effekter av norrskensaktivitet som påverkade ljusstyrkan, men vi var inte säkra." Denna forskning genomfördes som en del av Webbs General Observer (GO) -program

Indiska sonden Aditya-L1 observerade en stor soleruption

 

Bild https://www.mpg.de  Utbrottet den 22 februari 2024 registrerades med hjälp av de åtta olika filtren i SUIT-instrumentet. © KOSTYM/Aditya-L1

– Det är ett stort lyckokast att rymdfarkosten Aditya-L1 kunde bevittna ett så starkt solutbrott precis i början av sitt uppdrag, beskriver Sami Solanki, chef för MPS (Max Planck-sällskapet) och medförfattare i en publikation i The Astrophysical Journal Letters, 981 L19, 28 februari, 2025.

– Tillsammans med observationer från andra sonder och teleskop ger detta för första gången en komplett bild av de processer som sker i olika lager i solens atmosfär under ett utbrott, tillägger han.

Utbrottet som skedde den 22 februari 2024 hade sitt ursprung i ett område på solens norra halvklot i en grupp  solfläckar. Det varade i ungefär 35 minuter och nådde sin topp runt 22:34 (UTC). På bilderna från denna period kan man se ljusa blixtar på två närliggande platser. Till skillnad från Aditya är andra solobservatorier "blinda" på detta avstånd från solen när utbrotten lämnar solytan.

De nya uppgifterna kommer därför att bidra till att förbättra vår förståelse för hur utbrott bildas och hur de fortplantar sig genom de olika lagren i solens atmosfär. Rymdfarkosten Aditya-L1 är ett projekt som drivs av Indian Space Research Organization (ISRO).

 Konceptet med Solar Ultraviolet Imaging Telescope (SUIT) var ursprungligen tänkt av MPS. Instrumentet designades och utvecklades och byggdes av Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics i Pune, Indien. Tre MPS-forskare är medlemmar i SUIT-teamet.

Hubbleteleskopet upptäcker en svärm av dvärggalaxer runt Andromedagalaxen

 

Bild https://www.stsci.edu

Andromedagalaxen finns 2,5 miljoner ljusår bort från oss och ser för blotta ögat ut som ett svagt, spindelformat objekt och är ungefär lika stor som fullmånen. Men vad vi inte ser utan teleskop är en svärm av ca 30  små satellitgalaxer som kretsar runt Andromedagalaxen.

Dessa satellitgalaxer representerar ett stökigt galaktiskt "ekosystem" som NASA:s Hubbleteleskop taget bilder av. I detta Hubble Treasury-program användes observationer från mer än 1 000 av Hubble-omloppsbanor. Hubbles optiska stabilitet, bildskärpa och effektivitet gjorde denna  kartläggning möjlig. I  arbetet ingick att bygga en exakt 3D-kartläggning av alla dvärggalaxer som snurrar runt Andromeda och rekonstruera hur  här bildades nya stjärnor under de nästan 14 miljarder år som universum existerat.

Hubble avslöjade ett ekosystem som skiljer sig markant från vad som sker i det mindre antalet satellitgalaxer som kretsar runt Vintergatan. Detta ger ledtrådar till hur vår galax Vintergatan och Andromedagalaxen har utvecklats på olika vis under miljarder år. I  Vintergatan har det varit relativt lugnt.

Andromedagalaxen har haft en mer dynamisk historia som troligen beror  på en  sammanslagning med en annan stor galax för några miljarder år sedan. Detta möte och det faktum att Andromeda är dubbelt så stor som Vintergatan skulle kunna förklara mängden av dvärggalaxer.

– Vi ser här hur länge satellitgalaxerna kan fortsätta att bilda nya stjärnor vilket är  beroende på hur massiva de är och hur nära de är till Andromedagalaxen, beskriver studiens huvudförfattare Alessandro Savino vid University of California i Berkeley. Det är en tydlig indikation på hur tillväxten i små galaxer  påverkas från en stor galax som Andromeda, beskriver han.

– Allt som är utspritt i Andromedasystemet är väldigt asymmetriskt och stört. Det verkar som om något hände för inte så länge sedan, beskriver Daniel Weisz, forskningsledare vid University of California i Berkeley. – Det finns alltid en tendens att använda det vi förstår av vår egen galax för att extrapolera mer generellt till de andra galaxerna i universum.

Något som jag tror vi ska vara försiktiga med.

Studien av undersökningen är publicerad i The Astrophysical Journal.

NASA:s Lunar Trailblazer och dess uppdrag runt vår måne

 

Bild https://www.nasa.gov  Solljuset blänker i NASA:s Lunar Trailblazer när den diskmaskinsstora rymdfarkosten kretsar runt månen i en konstnärs koncept. Sondens uppdrag är att hitta vatten på månen  vilket slags vatten det är och hur det förändras över tid och uppställa bättre kartor än nuvarande över var vatten finns på månens yta. Bild Lockheed Martin Space.

En av de största upptäckterna på månen under de senaste decennierna är att månens yta innehåller mycket vatten men inte mycket är känt om vattnet. För att undersöka detta kommer Lunar Trailblazer att försöka finna var vattnet finns, vilken form det har (vilket slag av vatten), hur mycket som finns och hur det förändras över tid.

För att uppnå målet har rymdfarkosten till hjälp två vetenskapliga instrument: High-resolution Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM (HVM)3) och den infraröda multispektrala kameran Lunar Thermal Mapper (LTM). NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien tillhandahöll HVM3 LTM och den byggdes av University of Oxford och finansierades av UK Space Agency.

HVM (HVM)3 kommer att detektera och kartlägga de spektrala våglängderna av reflekterat solljus från mineraler och de olika formerna av vatten på månens yta. LTM-instrumentet kommer att kartlägga mineraler och termiska egenskaper i samma landskap. Lunar Trailblazers omloppsbana gör att den kan se in i kratrarna vid månens sydpol med hjälp av HVM3 instrumentet.

Det som gör dessa kratrar så spännande är att här finns köldhål som kanske inte har fått direkt solljus på miljarder år vilket innebär att här kan finnas fruset vatten. The HVM3 Spektrometern är utformad för att använda svagt reflekterat ljus från kratrarnas väggar för att se ner i botten även i permanent skuggade områden i kratrarna. Om Lunar Trailblazer hittar betydande mängder is vid kratrarnas bas kan dessa platser pekas ut som en vattenresurs för framtida månutforskare.

Lunar Trailblazer leds av Principal Investigator Bethany Ehlmann vid Caltech i Pasadena, Kalifornien. Caltech leder uppdragets vetenskapliga undersökningar och Caltechs IPAC leder uppdragets verksamhet vilket inkluderar planering, schemaläggning och sekvensering av alla av rymdfarkostens aktiviteter. 

NASA JPL förvaltar Lunar Trailblazer och tillhandahåller systemteknik, uppdragsförsäkring, HVM3 instrument, uppdragsdesign och navigering. JPL förvaltas av Caltech för NASA. Lockheed Martin Space tillhandahöll rymdfarkosten, integrerade flygsystemet och stöder verksamheten enligt kontrakt med Caltech. University of Oxford och utvecklade och tillhandahöll LTM-instrumentet, finansierat av UK Space Agency. Lunar Trailblazer, som är en del av NASA:s Lunar Discovery Exploration Program, förvaltas av NASA:s Planetary Mission Program Office vid Marshall Space Flight Center i Huntsville, Alabama, för myndighetens Science Mission Directorate i Washington.

Ny teori om Mars roströda färg

 

Bild  https://www.esa.int  Hur Mars blev röd.

En ny analys av observationsdata från rymdfarkoster i kombination med nya laboratorietekniker visar att Mars röda färg bäst matchas av järnoxider som innehåller vatten, så kallad ferrihydrit. 

Ferrihydrit bildas vanligtvis snabbt vid närvaro av kallt vatten och måste därför ha bildats när Mars fortfarande hade flytande vatten på sin yta. Ferrihydriten har behållit sin vattniga signatur trots att den har malts ner och spridits runt om på planeten sedan den bildades.

– Vi försökte skapa en kopia av marsdamm i laboratorimiljö med hjälp av olika typer av järnoxid. Vi fann att ferrihydrit blandad med basalt, en vulkanisk bergart, bäst passar in på de mineraler som hittats av rovers på Mars, beskriver huvudförfattaren  till en ny studie Adomas Valantinas, postdoktor vid Brown University i USA, tidigare vid universitetet i Bern i Schweiz i sitt arbete med ESA:s TGO-data (Trace Gas Orbiter).

"Mars är fortfarande den röda planeten. Det är bara  vår förståelse av varför Mars är röd som förändrats. Den stora implikationen är att eftersom ferrihydrit bara kan ha bildats när vatten fortfarande fanns kvar på ytan, rostade Mars tidigare än vi tidigare trott. Dessutom förblir ferrihydriten stabil under nuvarande förhållanden på Mars.

Andra studier har också föreslagit att ferrihydrit kan finnas i marsdamm, men Adomas och kollegor har tillhandahållit det första omfattande beviset genom den unika kombinationen av data och nya laboratorieexperiment.

De skapade en replika av marsdamm med hjälp av en avancerad kvarnmaskin för att uppnå den realistiska dammkornsstorleken som motsvarar 1/100 av ett människohår. De analyserade sedan sina prover med samma teknik som rymdfarkoster i omloppsbana runt Mars upptäckt för att göra en direkt jämförelse och slutligen identifierade de ferrihydrit som den bästa matchningen.

– Den här studien är resultatet av kompletterande dataset från ett flertal internationella uppdrag som utforskar Mars från omloppsbanan och på marknivå, beskriver Colin Wilson, ESA:s forskare vid projektet TGO och Mars Express. Studien namn är "Detection of ferrihydrite in Martian red dust records ancient cold and wet conditions on Mars" av A. Valantinas et al och publiceras idagarna i Nature Communications.

Hubbleteleskopet upptäcker en stjärna som inte hör hemma i galaxen UGC 5460.

 

Bild https://science.nasa.gov  Spiralgalaxen UGC 5460 lyser i den här bilden från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble. UGC 5460 ligger cirka 60 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Stora björn. ESA/Hubble och NASA, W. Jacobson-Galán, A. Filippenko, J. Mauerhan

UGC 5460 finns cirka 60 miljoner ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Stora björn (Stora Karlavagnen). Bilden (se ovan) kombinerar fyra olika våglängder av ljus för att visa UGC 5460:s centrala stavformation av stjärnor, slingrande spiralarmar och ljusblå stjärnhopar. I det övre vänstra hörnet finns också ett mycket närmare objekt: en stjärna bara 577 ljusår bort som finns i vår egen galax (vintergatan).

I UGC 5460 har nyligen skett två supernovor vilka fått beteckningarna SN 2011ht och SN 2015as. Det är på grund av dessa två stjärnexplosioner som Hubble riktade in sig på den här galaxen och samlade in data till tre observationsprogram som syftar till att studera olika typer av supernovor.

SN 2015as var en supernova som slutade som en kollaps en omvälvande explosion som inträffar när kärnan i en stjärna som är mycket mer massiv än vår sol får slut på bränsle och kollapsar under sin egen gravitation, vilket initierar en återhämtning av material utanför kärnan. Hubble-observationer av SN 2015as kommer att hjälpa forskare att förstå vad som händer när den expanderande chockvågen från en supernova kolliderar med gasen som omger den exploderade stjärnan.

SN 2011ht kan också ha varit en supernova som kollapsade i kärnan. Men kan också varit en falsk supernova  som kallas en lysande blå variabel. Ljusstarka blå variabler är sällsynta stjärnor som får utbrott som är så stora att de  liknar supernovor. Avgörande är att ljusstarka blå variabler kommer ut ur dessa utbrott oskadda medan stjärnor som blir supernovor inte gör det. Hubbleteleskopet kommer att söka efter vad SN 2011ht var för slags explosion i dag vet vi inte detta.

Troligt ursprung till objekt som svävar fritt i galaxer och nebulosor

 

Bild https://english.cas.cn  Bilden visar det inre av Orionnebulosan och Trapezium Clustert   fotograferat av James Webb Space Telescope. Ett en miljon år gammalt stjärnbildningsområde innehållande tusentals unga stjärnor och hundratals objekt med planetmassor som svävar fritt i nebulosan och inte i omloppsbana runt stjärnor (som i ett solsystem). (Foto: NASA, ESA, CSA /M. McCaughrean, S. Pearson)

En banbrytande studie publicerad i Science Advances kastar nytt ljus över ursprunget till fritt svävande Planetary-Mass Objects (PMO). Objekt med massa mellan stjärna och planet (inte att förväxla med så kallade skurkplaneter fritt svävande planeter mellan galaxer och solsystem) .

Under ledning av Dr. Dang Hongping vid Shanghai Astronomical Observatory of the Chinese Academy of Sciences, använde ett internationellt team av astronomer avancerade datorsimuleringar för att avslöja en bildningsprocess för dessa objekt. Forskningen tyder på att PMO:er kan bildas direkt genom våldsamma interaktioner mellan cirkumstellära skivor i unga stjärnhopar (Cirkumstellära skivor är skivor av gas och stoft runt stjärnor ur vilka planeter bildas).

 PMO:er är kosmiska nomader som driver fritt genom rymden obundna till någon stjärna. Massan hos dessa objekt är mindre än 13 gånger Jupiters. De observeras ofta i unga stjärnhopar som Trapeziumhopen i Orions stjärnbild. Även om deras existens är väldokumenterad har deras ursprung länge förbryllat forskare.  Med hjälp av högupplösta hydrodynamiska simuleringar har forskarna återskapat närkontakt mellan två cirkumstellära skivor av roterande ringformat av gas och stoft som omger unga stjärnor. När dessa skivor kolliderar med hastigheter på 2–3 km/s på ett avstånd på 300–400 astronomiska enheter (AU ett AU är avståndet jorden-solen), sträcker och komprimerar deras gravitationella interaktioner gas till långsträckta "tidvattenbroar".  "PMO:er passar inte in i befintliga kategorier av stjärnor eller planeter", beskriver Dr. DENG, författare till studien. Våra simuleringar visar att de sannolikt bildas genom en helt annan process.

En process som är knuten till den kaotiska dynamiken i unga stjärnhopar, beskriver han. Dessa tidvattenbroar kollapsar så småningom till täta filament, som i sin tur fragmenteras till kompakta kärnor. När dessa filament når en kritisk massa producerar de PMO:er med massor som är ungefär tio gånger större än Jupiters.

Simuleringarna visade också att upp till 14 % av PMO:erna bildas i par eller tripletter, med 7-15 AU-separationer vilket förklarar den höga andelen PMO-binärer i vissa kluster. Frekventa diskmöten i täta miljöer som Trapezium Cluster kan generera hundratals PMO:er vilket förklarar det observerade överflödet.

PMO:er är distinkta i sin bildning. Till skillnad från utkastade planeter (skurkplaneter) rör de sig i synk med stjärnorna och tar material från de yttre regionerna av cirkumstellära skivor. 

Detta resulterar i en unik sammansättning med PMO:er som utifrån de metallfattiga utkanterna av dessa skivor där tunga grundämnen är sällsynta. Många PMO:er har också gasskivor upp till 200 AE i diameter, vilket tyder på att det finns potential för att månar eller till och med planeter bildas runt dessa objekt.

"Den här upptäckten omformar delvis hur vi ser på kosmisk mångfald", beskriver medförfattare professor Lucio Mayer från universitetet i ZürichTeamet, som inkluderar forskare från University of Hong Kong, Shanghai Astronomical Observatory, University of California Santa Cruz och University of Zurich vilka planerar ytterligare studier för att utforska den kemiska sammansättningen och diskstrukturerna hos PMO:er.