Är Webbteleskopets fynd av Little red dots början till de första svarta hålen?

 

Bild https://www.universetoday.com  När JWST upptäckte Little Red Dots bara 600 miljoner år efter Big Bang var det ett förbryllande fynd. Tidiga teorier var  att de var galaxer, men alla höll inte med (även idag anser många att det är galaxer-själv tror jag mer på rönen här nedan). Bild NASA, ESA, CSA, STScI, Dale Kocevski (Colby College)

Webbteleskopet  började sina observationer i juli 2022. Teleskopet kan se längre tillbaka i tiden än något annat teleskop kan eller har kunnat. En upptäckt är Little Red Dots (LRD), uråldriga, ljussvaga röda objekt som teleskopet upptäckte så långt tillbaka i tid som bara 600 miljoner år efter Big Bang.

300 LRD:er upptäcktes snart och deras ljusstyrka tydde på enorma stjärnmassor. Även om många i forskarvärlden först trodde det var galaxer var det inte alla som höll med. Det fanns så många LRD:er vid en så tidig tidpunkt att deras existens kolliderade med förståelsen av det tidiga kosmos. Vad alla forskare verkar vara överens om är att förståelsen av vad dessa objekt är, är avgörande för att förstå universums tillväxt och utveckling till det vi ser idag.

Den första studien visade att LRD:erna är aktiva galaxkärnor (AGN) med supermassiva svarta hål (SMBH) i sina centrum. Detta kan förklara deras distinkta röda färg, som troligen orsakas av enorma mängder gas och stoft som omger objekten som ackretionsskivor. Men i andra avseenden liknar de inte AGN. De avger inga detekterbara röntgenstrålar, har ett platt spektrum i infrarött och visar mycket liten variabilitet.

Ny forskning tyder nu på att LRD:erna i själva verket inte är galaxer utan istället en typ av hypotetiska stjärnor som kallas supermassiva stjärnor (SMS). SMS tros innehålla cirka 10^6 solmassor. Teorin är att dessa stjärnor bara kunde bildas i det tidiga universum och att de exploderade (kollapsade) som en supernova resulterade i svarta hål som blev frön till SMBH. Det kan förklara varför forskare hittar SMBH så tidigt i kosmisk tid, långt innan de borde existera enligt nuvarande teorier. 

Om det kan bevisas att Little Red Dot-galaxerna inte alls är galaxer utan istället är supermassiva stjärnor som är föregångare till dagens supermassiva svarta hål (SMBH), kommer vi att ha svar på en av de mest angelägna frågorna inom astronomin. Forskare kan fortsätta att hävda att LRD:er faktiskt är SMS, men de kanske inte kan bekräfta detta förrän långt in i framtiden.

Men man kan undra hur vi kan se dessa red dots men inte om teorin stämmer hur de exploderade i ett senare skede?

Inlägget ovan utgår från en artikel i https://www.universetoday.com av Evan Gough en vetenskapsintresserad skribent   

Stjärnan som ett svart hål två gånger nafsat på och snart kanske kan få en tredje omgång.

 

Bild https://english.tau.ac.il/ Forskare från Tel Aviv University (TAU) har tillsammans med internationella medarbetare identifierat vad som kan vara det första bekräftade fallet av en stjärna som klarat ett möte med ett supermassivt svart hål och återvänt för ett nytt möte.

Forskare vid Tel Aviv University (TAU) har tillsammans med internationella medarbetare identifierat vad som kan vara det första bekräftade fallet av en stjärna som klarat av att återvända efter ett möte med ett stort svart hål.

Upptäckten baseras på ett nyligen observerat utbrott som liknar utbrottet AT 2022dbl, som registrerades från samma plats ungefär två år tidigare vilket tyder på att båda orsakades av samma stjärna som nu gjort två separata passager nära det svarta hålet. 

Enligt forskargruppen utmanar upptäckten befintliga antaganden om vad som händer med stjärnor som vandrar för nära svarta hål och det kan förändra hur astronomer tolkar dessa sällsynta och kraftfulla händelser.

Studien genomfördes av Dr. Lydia Makrygianni, formellt postdoktor vid Tel Aviv University som för närvarande forskar vid Lancaster University i Storbritannien. Hon ledde forskningen under överinseende av professor Iair Arcavi, fakultetsmedlem vid astrofysikavdelningen vid TAU och chef för Wise Observatory i Mitzpe Ramon.

Fortfarande är mycket okänt om hur dessa svarta hål bildas och påverkar sin omgivning. De avger inte ljus så de är svåra att upptäcka. I vintergatan känns det igen på att närliggande stjärnor rör sig (obs vi tänker oss då det centrala svarta hålet i galaxens centrum inte satellitgalaxernas svarta hål). Men i avlägsna galaxer förlitar sig astronomer på sällsynta högenergirika händelser för att avslöja deras existens.

En gång vart 10 000 till 100 000:e år kan en stjärna vandra för nära det svarta hålet i mitten av en galax och slitas i stycken av dess enorma dragningskraft. Ungefär hälften av stjärnans material "slukas" då av det svarta hålet, medan resten kastas utåt.

Materialet faller in i en cirkulär rörelse ungefär som vatten som rinner ner i ett badkarsavlopp. Nära det svarta hålet närmar sig då den roterande materian som rör sig i ljusets hastighet värms  upp och strålar intensivt. Under några veckor till månader lyser denna flare upp det svarta hålet, vilket ger forskare en sällsynt möjlighet att observera dess egenskaper.

Men konstigt nog har många av dessa utbrott inte betett sig som förväntat. Deras briljans och temperatur har ofta varit mycket lägre än vad som förutspåtts, vilket gör att forskarna söker efter förklaringar

Enligt det TAU-ledda teamet liknade det nyligen observerade utbrottet mycket AT 2022dbl, ett tidigare utbrott som upptäcktes från samma plats ungefär två år tidigare.

Denna ovanliga upprepning ger upphov till en ny möjlighet som att det första utbrottet kan ha orsakats av en partiell störning, där stjärnan inte förstördes helt och hållet och därefter återvände för en andra passage.

– Frågan är nu om vi kommer att se ett tredje utbrott efter ytterligare två år, i början av 2026, beskriver professor Arcavi. "Om vi ser ett tredje utbrott", fortsätter han, "betyder det att det andra också var en partiell sönderbrytning av stjärnan. Så kanske är alla sådana utbrott, som vi har försökt förstå i ett decennium nu som fullständiga stjärnstörningar inte vad vi trodde utan partiella utbrott.

Om inget tredje utbrott observeras kan den andra händelsen ha resulterat i en fullständig utplåning av stjärnan. Oavsett om ett tredje utbrott inträffar eller inte, tyder resultaten på att partiella och fullständiga stjärnutbrott kan verka nästan identiska, en förutsägelse som tidigare föreslagits av professor Tsvi Piran och hans team vid Hebrew University of Jerusalem. "Hur som helst", tillägger professor Arcavi, "måste vi skriva om vår tolkning av dessa utbrott och vad de kan lära oss om de svarta hålen i galaxers centrum".

Dolda Svarta hål i stoftmoln slukar stjärnor

 

Bild https://news.mit.edu/ Astronomer vid bland annat MIT (Massachusetts Institute of Technology) och Columbia University har använt NASA:s James Webb Space Telescope till att se genom stoftet i en närliggande galax och där in i efterdyningarna av ett svart håls stjärnslukande. Bildkälla: NRAO/AUI/NSF/NASA

Forskare har observerat omkring 100 tidvattenstörningar  sedan 1990-talet främst som röntgenljus eller optiskt ljus som blinkande i relativt stoftfria galaxer. Men som MIT-forskare (Massachusetts Institute of Technology) nyligen rapporterade kan det finnas många  stjärnförstörande händelser i universum som "gömmer sig" i dammiga, gasbeslöjade galaxer. OBS tidvattenstörningarna från svarta hål gör ett dessa långsamt slukar stjärnor.

 Nu har samma forskare använt JWST (James Webb teleskopet) världens mest kraftfulla infraröda detektor för att studera signaler från fyra stoftrika galaxer där de misstänker att tidvattenstörningar har inträffat. Inuti stoftet upptäckte JWST tydliga tecken på svarta hål med en process där material från stjärnrester cirklar runt och så småningom faller in i ett svart hål.

Teleskopet upptäckte också mönster som skiljer sig markant från det stoft som omger aktiva galaxer, där det centrala svarta hålet ständigt drar till sig omgivande material.

Sammantaget bekräftar observationerna att en tidvattenstörning verkligen inträffade i var och en av de fyra stoft och gasrika galaxer som undersöktes. Forskarna drar slutsatsen att de händelserna i galaxerna inte var produkter av aktiva svarta hål utan snarare vilande hål, som vaknade till aktivitet då en stjärna råkade passera förbi.

– Det här är de första JWST-observationerna av tidvattenstörningar i en stoffrik miljö och de liknar inte alls vad vi någonsin har sett tidigare, beskriver huvudförfattaren till studien Megan Masterson, doktorand vid MIT:s Kavli-institut för astrofysik och rymdforskning. – Vi har lärt oss att dessa faktiskt drivs av svarta håls accretion och att det inte ser ut som miljöer runt vanliga aktiva svarta hål. Att vi nu kan studera hur den vilande svarta hålmiljön faktiskt ser ut är spännande. "Själva processen för att ett svart hål ska sluka  stjärnmaterial tar lång tid", beskriver Masterson. "Det är inte en omedelbar process.  Förhoppningsvis kan vi börja undersöka hur lång tid den processen tar och hur den miljön ser ut. Ingen vet eftersom vi precis har börjat upptäcka och studera dessa händelser."

Utöver Masterson inkluderas i studien MIT-författare Christos Panagiotou, Erin Kara, Anna-Christina Eilers, tillsammans med Kishalay De från Columbia University och medarbetare från flera andra institutioner.

Forskning stöddes delvis av NASA och studien publicerades nyligen i Astrophysical Journal Letters och beskriver hur JWST för första gången har observerat flera tidvattenstörningar i stoftmoln. Fall då en galax centrala svarta hål drar till sig en närliggande stjärna och piskar upp tidvattenkrafter som sliter stjärnan i stycken och ger ifrån sig en enorm explosion av energi i processen.

Mörk energi förändras över tid

 

Bild wikipedia Diagram som representerar den accelererade expansionen av universum på grund av mörk energi.

"Universum består av nästan 70 procent av Mörk energi och det är det som (teoretiskt) driver expansionen,  om dess kraft blir svagare kan vi förvänta oss att seexpansionen avtar över tid", beskriver David Rubin, (huvudförfattare till Union3-artikeln som innefattar en sammanställningen av data som användes vid undersökningen vars data har insamlats av det internationella Supernova Cosmology Project (SCP), som leds av Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab).), docent vid University of Hawaii i Mānoa, och som är en ledande medlem av Supernova Cosmology Project. "Does the universe expand forever, or eventually stall, or even start contracting again??

Expansionen beror på balans mellan mörk energi och materia. Vi vill ta reda på om expansionen fortsätter eller kommer att stanna av vi vill förstå den här underliggande biten av universum. Att spåra universums expansionshistoria med hjälp av supernovor är ett sätt att räkna ut det. Supernovor har förutsägbar ljusstyrka därför kan forskare använda dem som "standardljus" för att mäta avstånd på samma sätt som man kan beräkna längden på en mörk korridor baserat på hur ljusa lågorna verkade från en uppsättning matchande ljus.

Forskare studerar även rödförskjutningen ett mått på hur mycket supernovans ljus har förskjutits mot rödare våglängder på grund av rymdens expansion. Union3 (insamlad datasamling) standardiserar 2 087 supernovor från 24 datainsamlingar och kan använda denna  data till att se tillbaka på ungefär 7 miljarder år av kosmisk historia. Union3 bygger på Union2, som släpptes 2010 vilken innehöll data om 557 supernovor. För att kombinera supernovor från olika datamängder analyserar forskarna ljuskurvan innebärande hur en supernovas ljusstyrka karakteriserad av en topp som sedan försvagas över tid.

Det gör att de kan hitta den inneboende ljusstyrkan och justera dess ljusstyrka så alla  supernovorna bli på samma skala likt man kalibrerar ett ljus från skilda tillverkare."Vi ville sätta en baslinje innan vi tar in flera hundra nya supernovor med låg rödförskjutning, vilket är ett av de områden där kalibreringen är mest avgörande och där vi har några av de svagaste datamängderna i resultaten hittills", beskriver Greg Aldering, medförfattare till artikeln och fysiker vid Berkeley Lab som ledde Nearby Supernova Factory projekt. "

Det gemensamma resultatet av supernovor och BAO (Baryon acoustic oscillations) Baryon acoustic oscillations - Wikipedia  är sammantaget ett exempel på det framgångsrika fokus som ett nationellt laboratorium kan lägga på ett vetenskapligt område. Berkeley Lab stödde Supernova Cosmology Projects decennielånga arbete som ledde till upptäckten av universums acceleration liksom dess efterföljande supernovastudier av de modeller för mörk energi som kan förklara expansionen. Laboratoriet initierade och leder också DESI-samarbetet med 70 institutioner för att ta itu med samma fråga med BAO-tekniken och ledde en kompletterande serie av projekt för kosmisk mikrovågsbakgrund (CMB) som ger viktiga mätningar av det tidiga universum för dessa studier av mörk energi. Analyserna av denna nya supernovasamling gav antydningar om att mörk energi kan förändras över tid. Antydningar som blev starkare med nya resultat från Dark Energy Spectroscopic Instrument.

Nästa generations kartläggningar från Vera Rubin-observatoriet kommer att ge än mer data. Om fortsatta undersökningar bekräftar att mörk energi förändras över tid skulle det peka på ny fysik som kan förklara universums framtida öde.

Synproblem uppstår hos astronauter

 

Bild https://www.nasa  Optisk koherenstomografibild av ögonglobens baksida (överst) och tjockleken på ögats mittvägg (nederst) från SANSORI-undersökningen. Universitetet i Montreal

När astronauterna började tillbringa sex månader och mer ombord på den internationella rymdstationen började de märka förändringar av sin syn. Många upptäckte till exempel att de behövde starkare läsglasögon under arbetets gång. Forskare som studerade detta fenomen identifierade en svullnad i synervens huvud vilket är där synnerven kommer in i näthinnan och även tillplattning av ögonformen. Dessa symtom blev kända som Space-Associated Neuro-Ocular Syndrome (SANS).

I en undersökning benämnd  MHU-8-undersökningen från JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) har undersökts förändringar i DNA och genuttryck hos möss efter rymdfärder. Man fann då förändringar i synnerven och näthinnevävnaden. Forskare fann också att artificiell gravitation kan minska dessa förändringar och kan fungera som en motåtgärd vid framtida uppdrag. 

Dessa och andra studier kan i slutändan hjälpa forskare att förebygga, diagnostisera och behandla synnedsättning hos besättningsmedlemmar på rymdstationer mm och även hjälpa människor på jorden som har dessa problem.

Artificiell gravitation måste finnas i de skepp med mänsklig last som i framtiden åker till Mars. Även rymdstationer i rymden likväl som på månen eller Mars måste ha detta för hälsans skull. Så här har forskarvärlden och ingenjörer en utmaning.

ESA:s Vigil-uppdrag ska ge oss bättre prognoser på rymdväder

 

Bild https://www.esa  Rymdväderreporter Vigils kraftfulla instrument  övervakar sol flares

Vigil är ett projekt som kommer att  bli ESA:s (European Space Agency)  och världens första dedikerade rymdväderuppdrag med placering vid vid den femte Lagrangepunkten i rymden. Uppskjutningen av systemet beräknas ske 2031.

Härifrån ska farkosten som ska ligga i stabil bana  kontinuerligt skicka data över 150 miljoner kilometer tillbaka till jorden något som både är både svårt och kostsamt.

Det kräver sofistikerad databehandling ombord, en stadig datanedlänk med låg latens med djuprymdsantenner och omvandling av Vigils rådata till användbar data till rymdvädertjänster. Det är en stor teknisk utmaning.

Det är kraften i Vigils instrument i kombination med dess position, som som gör det möjligt att observera från det unika perspektivet av den femte Lagrangepunkten mellan solen och jorden (L5), som kommer att göra det värt kostnaden. Den nya utsiktspunkten kommer att förbättra prognoserna avsevärt, vilket gör det möjligt att varna tidigare upp till 4–5 dagar i förväg för vissa rymdvädereffekter (solstormar). Vigils värdefulla ledtid kan innebära skillnaden mellan ett mindre besvär och en större störning.

Subaruteleskopets fossilprogram upptäckte ett objekt bortom Neptunus.

 

Bild https://subarutelescope.org  Ammonitens omloppsbana (röd linje) och de andra tre sednoidernas omloppsbana (Objekt bortom Neptunus bana transneptuniska ex asteroider med en långsträckta bana)  (vita linjer). Ammonit upptäcktes nära dess perihelium, på ett avstånd av 71 astronomiska enheter (71 gånger det genomsnittliga avståndet mellan solen och jorden). Den gula punkten visar dess position i juli 2025. (Källa: NAOJ)

Subaruteleskopet har avslöjat en fjärde medlem av sednoiderna en grupp små objekt med märkliga omloppsbanor runt solsystemets yttre kant där dvärgplaneten  Sedna ingår. 

Det nya objektet, har den officiella beteckningen 2023 KQ14, och har getts smeknamnet "Ammonite" av forskargruppen. Numeriska simuleringar tyder på att den har hållit en stabil omloppsbana sedan de tidiga stadierna av solsystemets bildande. Ammonit förväntas vara ett "fossil" som bevarar minnen från solsystemets barndom. Det kan ge ledtrådar till existensen av den hypotetiska planeten Nio och solsystemets ursprung.

Ammonit upptäcktes av kartläggningsprojektet "FOSSIL" (Formation of the Outer Solar System: An Icy Legacy), som använder Subaruteleskopets vidvinkelkamera Hyper Suprime-Cam (HSC). FOSSIL sköts upp 2020 av ett internationellt team lett av främst forskare från Japan och Taiwan för att utforska de isiga världarna i det yttre solsystemet. FOSSIL syftar till att avslöja solsystemets historia från dåtid till nutid genom att observera små kroppar som har spår av planetesimaler (objekt bestående av is och sten) som bildades när solsystemet föddes. Namnet "FOSSIL" återspeglar projektets mål att avslöja "fossilerna" i solsystemet. Större delen av det vidsträckta solsystemet är fortfarande outforskat. 

Vidvinkelobservationer med Subaruteleskopet flyttar stadigt fram gränserna, säger Dr. Fumi Yoshida vid University of Occupational and Environmental Health och Chiba Institute of Technology, som leder FOSSIL.

Ammonit upptäcktes i observationerna som genomfördes i mars, maj och augusti 2023 med hjälp av Subaruteleskopet och HSC. Uppföljande observationer i juli 2024 med Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) avslöjade dess detaljerade omloppsbana. Genom att granska tidigare bilder från dataarkiv identifierades Ammonite också i DECam-data från 2021 och 2014, tagna med Dark Energy Camera på Blanco 4-metersteleskopet, samt i bilder tagna vid Kitt Peak National Observatory 2005.

Dessa upptäckter har gjort det möjligt att sammanställa 19 års observationsdata vilket avsevärt har förbättrat noggrannheten i Ammonites omloppsbana. När det gäller betydelsen av denna upptäckt beskriver Dr. Fumi Yoshida: "Ammonit hittades i ett område långt borta där Neptunus gravitation har liten inverkan. 

Närvaron av objekt med långsträckta omloppsbanor och stora periheliumavstånd i detta område tyder på att något extraordinärt inträffade under den tid då ammonit bildades. Att förstå omloppsbanans utveckling och de fysikaliska egenskaperna hos dessa unika avlägsna objekt är avgörande för att förstå hela solsystemets historia. För närvarande är Subaruteleskopet ett av de få teleskop på jorden som kan göra sådana upptäckter.