Gasbubblor trycks ut från ett stort svart hål.

 

Bilden https://www.durham.ac.uk  visar en illustratörs intryck av höghastighetsvindar, illustrerade i vitt, som kastas ut från närheten av ett supermassivt svart hål. Bild: JAXA 

Forskare har upptäckt att den ultrasnabba vinden som omger ett supermassivt svart hål inte är konstant och kontinuerlig som man tidigare antagit utan istället kan liknas av en snabb utkastad ström av gaskulor.

Energin som kastar ut dessa "gasbubblor" är mycket högre än man trott.

Upptäckten gjordes av ett internationellt forskarlag under ledning från Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) och med professor Christine Done från Centre for Extragalactic Astronomy.

Professor Done är en av  två europeiska forskare som får stöd av Europeiska rymdorganisationen (ESA) för att vara en del av Japanese/USA X-ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) som observerar den heta gas och plasmavind som yr genom galaxerna.

Ett supermassivt svart hål finns troligen i centrum av alla galaxer och dessa objekt har massor som är miljontals gånger större än vår sols. 

Över kosmisk tid tros dessa svarta hål i den galax vari de finns att ha utvecklats tillsammans i en tätt sammanlänkad process ( galax och svart hål antas ha utvecklats tillsammans). 

Men på grund av den stora skillnaden i storlek och massa är de exakta mekanismerna bakom denna interaktion oklara. Att avgöra samutvecklingen av galaxer och svarta hål till ett av de mest djupgående mysterierna inom modern astrofysik. 

En viktig ledtråd för att lösa detta pussel ligger i de kraftfulla gasflöden som drivs ut från områdena runt svarta hål i extremt höga hastigheter. 

Dessa vindar tros påverkat samevolutionen på två huvudsakliga sätt: genom att reglera tillväxten av svarta hål genom återkoppling som begränsar inflödet av materia och genom att injicera stora mängder energi i galaxen vilket potentiellt kan stoppa stjärnbildning i galaxen. 

Med hjälp av XRISM:s (Japanese/USA X-ray Imaging and Spectroscopy Mission ) kraftfulla spektroskopiska förmåga observerade forskargruppen vindar som färdades med 20 till 30 procent av ljusets hastighet från ett supermassivt svart hål.

De upptäckte för första gången att dessa vindar bestod av minst fem distinkta gaskomponenter, som var och en rörde sig med olika hastigheter. 

Det tyder på att gas periodvis kastas ut likt en gejser eller kanaliseras genom luckor i det omgivande interstellära mediet vilket utmanar långvariga teorier om samevolution mellan galaxer och svarta hål. 

Energin som finns dessa vindar är över 1 000 gånger högre än den hos vindar i galaktisk skala vilket dramatiskt förändrar vår förståelse av deras roll.   Läs hela studien i dess helhet i tidskriften Nature

Detta sker i månen Titans atmosfär

 

Bild wikipedia Vertikalt diagram över Titans atmosfär. Titan är Saturnus största måne och näst störst i vårt solsystem. Störst måne är Jupiters måne Ganymedes vilken är större än planeten Merkurius.

På Titan har metan en liknande roll som vatten på jorden när det gäller väder. Det avdunstar från ytan och stiger upp i atmosfären, där det kondenseras och bildar moln av metan likt vattenånga gör på jorden. Ibland droppar metan ur molnen likt regn på jorden och då som ett kyligt oljigt regn ner på titans yta bestående av frusen is av vatten som är lika hård som stenytan.

"Titan är den enda platsen i vårt solsystem som likt jorden har väder, i den meningen att den har moln och nederbörd på sin yta", förklarar huvudförfattaren till en ny studie Conor Nixon vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Teamet observerade Titan i november 2022 och juli 2023 med hjälp av  Webbteleskopet och ett av de två markbaserade W.M. Keck Observatoriets teleskop. Observationerna visade inte bara moln på de mellersta och höga nordliga breddgraderna på Titan - halvklotet där det för närvarande är sommar - utan visade också att moln uppenbarligen steg till högre höjder över tid.

 Tidigare studier har observerat molnkonvektion på sydliga breddgrader. Men detta är första gången bevis finns för sådan konvektion sker i norr. Detta är viktigt eftersom de flesta av Titans sjöar och hav finns på norra halvklotet och avdunstning från sjöar är en stor potentiell metankälla. Den totala sjöytan på Titan är jämförbar med de stora sjöarna i Nordamerika.

På jorden sträcker sig det lägsta lagret av atmosfären, eller troposfären upp till en höjd av cirka 12 kilometer. På Titan med lägre gravitation har gjort det möjligt för de atmosfäriska lagren att expandera upp till cirka 45 kilometer i troposfären.

Webb och Keckteleskopen använde i studien olika infraröda filter för att undersöka olika djup i Titans atmosfär vilket gjorde det möjligt för astronomer att uppskatta molnens höjder. Forskarteamet observerade moln som verkade röra sig till högre höjder under flera dagar även om de inte direkt då kunde se någon nederbörd.

Resultaten av studien publicerades i tidskriften Natur Astronomi 

Utforskning Vintergatans magnetiska turbulens gjort med hjälp av en ny datormodell

 

Bild https://www.artsci.utoronto.ca  En sammansatt fantombild av Vintergatan (infälld) en högupplöst simulering av galaktisk turbulens med magnetfältslinjer i vitt. Foto: ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee och PHANGS-JWST-teamet; Erkännande: J. Schmidt; Simulering: J. Beattie.

Turbulens är  ett av de största olösta problemen inom klassisk mekanik", beskriver James Beattie, postdoktoral forskare vid Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) vid fakulteten för  Arts & Science vid University of Toronto och som även har en delad tjänst vid Princeton University.

"Detta trots att turbulens finns överallt: från virvlande mjölk i en kaffekopp till kaotiska flöden i hav, solvind, interstellärt medium, till plasmat mellan galaxer.

– Den viktigaste skillnaden i astrofysikaliska miljöer är närvaron av magnetfält, som i grunden förändrar karaktären hos turbulenta flöden, beskriver Beattie.

Beattie är huvudförfattare till en ny artikel i tidskriften Nature Astronomy som beskriver den datorsimulering som han och hans medarbetare har utvecklat för att i aldrig tidigare skådad detalj studera magnetism och turbulens i det interstellära mediet (ISM). Det stora hav av gas och laddade partiklar som finns mellan stjärnorna i Vintergatan.

Modellen är den mest kraftfulla hittills och krävde samma beräkningskapacitet som superdatorn SuperMUC-NG vid Leibniz Supercomputing Centre i Tyskland kan ge. https://doku.lrz.de/supermuc-ng-10745965.html

Även om det finns mycket färre partiklar i den interstellära rymden än i experiment med ultrahögt vakuum på jorden är  rörelserna tillräckliga för att generera ett magnetfält, inte olikt hur rörelsen av vår planets smälta kärna genererar jordens magnetfält.

Och även om det galaktiska magnetfältet är några miljoner gånger svagare än en kylskåpsmagnet är det ändå en av de krafter som formar kosmos.

Den största versionen av Beatties datamodell visar en kub med 10 000 enheter på en sida som ger mycket större detaljrikedom än tidigare modeller. Förutom den höga upplösningen är modellen skalbar och kan som mest simulera en rymdvolym på cirka 30 ljusår på sidan. Som mest kan den skalas ner med en faktor på cirka 50

I sin största storlek kan modellen förbättra vår förståelse av Vintergatans totala magnetfält. När den skalas ner kan den hjälpa astronomer att bättre förstå mer "kompakta" processer som solvinden då den strömmar ut från solen och i hög grad påverkar jorden.

På grund av sin högre upplösning har modellen också potential att ge en djupare förståelse för hur stjärnor bildas. ”Vi vet att magnetiskt tryck motverkar stjärnbildning genom att trycka utåt mot gravitationen när gravitationen försöker kollapsa en stjärnbildande nebulosa” beskriver Beattie. "Nu kan vi kvantifiera i detalj vad vi kan förvänta oss av magnetisk turbulens på den typen av skalor."

Förutom den högre upplösningen och skalbarheten markerar modellen också ett betydande framsteg genom att simulera de dynamiska förändringarna i densiteten hos ISM (interstellärt medium) från ett otroligt litet vakuum till  den högre densitet som finns i stjärnbildande nebulosor.

För att läsa mer om hur Beattie arbetat läs  artikeln, "The spectrum of magnetized turbulence in the interstellar medium",  författad av Beattie  med flera forskare från Princeton University; Australiska nationella universitet; Australian Research Council Center of Excellence in All Sky Astrophysics; Universität Heidelberg; Centrum för Astrofysik, Harvard & Smithsonian; Harvarduniversitetet; och Bayerns akademi för vetenskap och humaniora.

Nya upptäckter om Jupiters norrsken

 

Bild NASA:s James Webb Space Telescope har fångat nya detaljer av norrskenet på Jupiter. De dansande ljusen som observeras på Jupiter är hundratals gånger ljusare än de som ses på jorden.

Dessa observationer av Jupiters norrsken är tagna på en våglängd på 3,36 mikrometer (F335M) och fångades med Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) den 25 december 2023. Forskarna fann att emissionen från trivätekatjon, känd som H3+, är mycket mer variabel än man tidigare trott. H3+ skapas under inverkan av elektroner med hög energi på molekylärt väte. Eftersom denna emission lyser starkt i infrarött ljus är Webbs instrument väl utrustade för att observera detta. Bild NASA, ESA, CSA, Jonathan Nichols (University of Leicester), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

I synnerhet studerade teamet emissionen från trivätekatjonen (H3+), som kan skapas i norrsken. De fann att detta utsläpp är mycket mer varierande än vad man tidigare trott. Observationerna kommer att bidra till att utveckla forskarnas förståelse för hur Jupiters övre atmosfär värms upp och kyls av.

Teamet avslöjade också några oförklarliga observationer i sina data.

"Det som gjorde dessa observationer ännu mer speciella är att vi också tog bilder samtidigt i ultraviolett ljus med NASA:s rymdteleskop Hubble", tillägger Nichols. "Bisarrt nog hade det starkaste ljuset som Webb observerade ingen riktig motsvarighet i Hubbles bilder. Detta har fått oss att undra. För att orsaka den kombination av ljusstyrka som både Webb och Hubble ser måste vi ha en kombination av stora mängder partiklar med mycket låg energi som träffar atmosfären vilket man tidigare trodde var omöjligt. Vi förstår fortfarande inte hur det går till."

Teamet planerar nu att studera denna diskrepans mellan Hubble- och Webb-data och att utforska de bredare konsekvenserna för Jupiters atmosfär och rymdmiljö. De har också för avsikt att följa upp denna forskning med fler Webb-observationer, som de kan jämföra med data från NASA:s Rymdfarkosten Juno för att bättre utforska orsaken till det gåtfulla ljusutsläppet.

Resultaten av studien publicerades nyligen dag i tidskriften Natur Kommunikation. 

Små gröna glaspärlor som samlats in på månen av Chang'e-5 är nu analyserade

 

Bild wikipedia Bilden visar västra hemisfären av Mare Orientale som har en diameter på ca 1 000 km i centrum. Till vänster syns "månens baksida" och till höger "månens framsida".

I en internationell studie gjord av forskare vid Curtin University's School of Earth and Planetary Sciences och Space Science and Technology Centre ges ny kunskap  om månens historia och en bättre förståelse för vad som finns under dess kratrars ytor

Forskarna vid Curtin University, Nanjing University och Australian National University analyserade små, gröna glaspärlor som samlats in på månen av den kinesiska nationella rymdadministrationens farkost Chang'e-5 under december 2020.

Glaspärlor som hittats på månen har ofta kommit från asteroidnedslag som resulterat i att sten smält på månens yta.

Pärlorna i denna studie visade sig dock ha ovanligt höga nivåer av magnesium vilket professor Alexander Nemchin vid School of Earth and Planetary Sciences anser är bevis på ett potentiellt djupare ursprung på månen än sten på ytan som smält.

"Glaspärlor med hög magnesiumhalt kan ha bildats när en asteroid slog ner i stenar som härstammade från manteln djupt in i månen", beskriver professor Nemchin. Medförfattaren till studien (se nedan) professor Tim Johnson, också han från Curtin's School of Earth and Planetary Sciences, beskriver att pärlornas kemi skiljer sig från den hos sten på månens yta som tidigare analyserats.

Professor Johnson beskriver att stenarna kan ha tryckts upp ut månens mantel genom ett massivt asteroidnedslag.

"En sådan händelse kan ha resulterat i  bildandet av Imbrium Basin,en enorm krater som bildades för mer än 3 miljarder år sedan", beskriver professor Johnson. 

– Fjärranalys har visat att området runt kraterns sidor innehåller den typ av mineraler som matchar glaspärlans kemi.

– Det här är ett stort steg framåt för att förstå hur månen utvecklats internt. Om dessa prover verkligen är delar av manteln, säger det oss att nedslagsstötar kan gräva ut annars otillgängligt mantelmaterial upp till ytan.

Studiens rapport har titeln "A potential mantle origin for precursor rocks of high-Mg impact glass beads in Chang'e-5 soil" och har publicerats i Science Advances 

Astrofysikern som söker krusningar i tid och rum på ett nytt sätt

 

Bild https://www.colorado.edu  Illustratörs skildring av supermassiva svarta hål som genererar universums gravitationsvågsbakgrund. (Credit: Olena Shmahalo för NANOGrav)

Astrofysikern Jeremy Darling vid University of Colorado Boulder söker ett nytt sätt att mäta universums gravitationsvågor, flödet av vågor som rör sig genom kosmos och förvränger själva strukturen av rum och tid. För att förstå hur sådana vågor fungerar kan man föreställa sig jorden som en liten boj som guppar i ett stormigt hav.

Darling beskriver att genom universums historia har oräkneliga supermassiva svarta hål ägnat sig åt en flyktig dans: Dessa giganter snurrar runt varandra snabbare och snabbare tills de kraschar in i varandra. Forskare misstänker att de resulterande kollisionerna är så kraftfulla att de ger krusningar av gravitationsvågor som sprider sig ut i universum.

I sin senaste studie fick astrofysikern hjälp av en annan klass av himlakroppar: kvasarer ljusstarka, supermassiva svarta hål som finns i mitten av en del galaxer. 

Darling söker efter signaler från gravitationsvågor orsakade av kvasarer genom att exakt mäta hur kvasarer rör sig. Han har inte upptäckt dessa signaler ännu, men det kan ändras när mer data blir tillgängligt och. Detta då han kan få lite hjälp i den jakten 2026 Gaia-teamet då planerar att släppa ytterligare fem och ett halvt års observationer av kvasarer, vilket ger en ny mängd data som kan avslöja hemligheterna bakom universums gravitationsvågor. 

"Gravitationsvågor verkar i tre dimensioner", beskriver Darling. "De sträcker ut och pressar rumtiden längs vår siktlinje, men de får också föremål att se ut att röra sig fram och tillbaka på himlen." Forskningen går in på djupet i den ökänt knepiga uppgiften att studera hur himlakroppar rör sig, ett område som kallas astrometri. 

Forskningens resultat publicerades i The Astrophysical Journal Letters.

Forskningsresultatet kan i framtiden bidra till att lösa några av universums djupaste mysterier, inklusive hur gravitationen fungerar på den mest grundläggande nivån.

En överraskande slutsats om Venus yta

 

Bild https://www.spacevoyaging.com   Landscapes from another world: Venus's surface as seen by Venera-13. Credits: Roscos 

Venera 13 (ryska: Венера-13) var en sovjetisk rymdsond i Veneraprogrammet. Rymdsonden sköts upp den 30 oktober 1981, med en protonraket. Farkosten bestod av två delar; en satellit och en landare. I samband med att farkosten passerade Venus separerade landaren från moderfarkosten. Landaren sände data från ytan i minst 127 minuter innan den slutade sända från ytan. Moderfarkosten fortsatte förbi Venus och inledde en omloppsbana runt solen. Farkosten hade flera instrument för att studera Solen.

Nya detaljer om ytan på Venus visar på några överraskningar om geologin där, enligt ny NASA-finansierad forskning där det beskrivs rörelser i Venus ytskorpa.

Forskare förväntade sig att det yttersta lagret av Venus skorpa (yta) skulle blivit tjockare och tjockare med tiden med tanke på dess uppenbara brist på krafter som skulle driva skorpan tillbaka in i planetens inre (kontinentaldriften på Jorden existerar inte på Venus utan hela planeten är en enda platta eller skorpa). En artikeln, om forskningsresultatet har publicerats i Nature Communications  där forskarna föreslår en metamorfosprocess baserad på bergarters densitet och smältcykler (på Venus finns bara en heltäckande platta inte plattor som på Jorden).

Jordens steniga skorpa består av massiva plattor som långsamt rör sig och bildar veck och förkastningar i en process som kallas plattektonik 

 Venus yta består av ett enda stycke här finns inget som visar på  subduktion orsakad av plattektonik som på jorden, förklarade Jusin Filiberto biträdande chef för NASA:s Astromaterials Research and Exploration Science Division vid NASA:s Johnson Space Center i Houston och en av författarna till artikeln.. I studien användes datamodellering för att visa att Venus skorpa är cirka 40 kilometer tjock i genomsnitt och som mest 65 kilometer tjock.

"Det är förvånansvärt tunt med tanke på förhållandena på planeten", beskriver Filiberto, – Det visar sig enligt våra modeller att när jordskorpan blir tjockare blir botten så tät att den antingen bryts av och blir en del av manteln eller blir så varm att den smälter. Så även om Venus inte har några rörliga plattor, genomgår dess skorpa metamorfos. Detta fynd är ett viktigt steg mot att förstå geologiska processer och Venus utveckling.

 "Vi vet exempelvis inte hur mycket vulkanisk aktivitet som finns på Venus", beskriver Filiberto. "Vi antar att det finns mycket och forskning visar att det borde finnas aktivitet men vi skulle behöva mer data för att veta säkert."

Möjligen finns ingen vulkanism alls ytan ser ut som ett blankt lock enligt mig. Ett blankt lock över ett flytande innandöme.