Högenergirika partiklar i rymden kan bevara liv under Mars yta.

 

Bild wikipedia Mars i naturlig färg tagen av Förenade Arabemiratens första rymdsond. rymdsonden Hope. Tharsis Montes kan ses i mitten, med Olympus Mons precis till vänster och Valles Marineris till höger.

I en ny studie från NYU Abu Dhabi beskrivs hur man funnit att högenergirika partiklar från rymden i form av kosmisk strålning, kan skapa den energi som behövs för att stödja liv under dess yta på planeter och månar i vårt solsystem.

NYU Abu Dhabi är det första omfattande liberala konst- och forskningscampuset i Mellanöstern som drivs utomlands av ett stort amerikanskt forskningsuniversitet. Times Higher Education rankar NYU ses som de 35 bästa universiteten i världen, vilket gör NYU Abu Dhabi till det högsta globalt rankade universitetet i Förenade Arabemiraten och MENA-regionen. NYU Abu Dhabi har integrerat en mycket selektiv läroplan för grundutbildningen.

Forskningsresultatet visar att kosmisk strålning inte bara kan vara ofarlig i vissa miljöer utan även kan hjälpa mikroskopiskt liv att överleva. Detta studieresultat utmanar den traditionella uppfattningen att liv bara kan existera i direkt solljus eller vulkanisk värme.

Teamet fokuserade på vad som händer när kosmisk strålning träffar vatten eller is under marken. Händelsen bryter sönder vattenmolekyler och frigör små partiklar  i form av elektroner. Vissa bakterier på jorden kan använda dessa elektroner till energi, på samma sätt som växter använder solljus. Processen kallas radiolys , och processen kan bevara liv även i mörka, kalla miljöer utan solljus.

Med hjälp av datorsimuleringar har forskarna studerat hur mycket energi denna process skulle kunna ge på Mars och på de isiga månarna runt Jupiter och Saturnus. Dessa månar är täckta av tjocka lager av is och tros innehålla vatten under isen. I studien fann visas att Saturnus isiga måne Enceladus hade störst potential att stödja liv på detta sätt, följt av Mars och därefter Jupiters måne Europa.

- Upptäckten förändrar vårt sätt att tänka på var liv kan finnas, beskriver Dimitra Atri, försteforskare vid Space Exploration Laboratory vid NYUAD:s Center for Astrophysics and Space Science (CASS och som var den som ledde forskningsprojektet. 

– I stället för att bara leta efter solvarma planeter kan vi nu titta på platser som är kalla och mörka, så länge de har lite vatten under ytan och utsätts för kosmisk strålning. Livet kanske kan överleva på fler platser än vi kan föreställa oss."

Studien introducerar en ny idé som kallas den Radiolytic Habitable Zone. Till skillnad från den traditionella "Guldlockszonen" området runt en stjärna där en planet kan ha flytande vatten på sin yta fokuserar denna nya zon på platser där vatten finns under jorden och kan aktiveras av kosmisk strålning. Eftersom kosmisk strålning finns i hela rymden kan det betyda att det finns många fler platser i universum där liv kan existera än vi trodde.

Resultaten ger ny vägledning för framtida rymdfärder. I stället för att bara leta efter tecken på liv på ytan kan forskare också utforska underjordiska miljöer på Mars och de isiga månarna med hjälp av verktyg som kan upptäcka kemisk energi under ytan som skapats av kosmisk strålning.

Studien, som är publicerad i International Journal of Astrobiology,  av Dimitra Atri, med kolleger vid Space Exploration Laboratory vid NYUAD:s Center for Astrophysics and Space Science (CASS).

Lös byggproblem i rymden och få användning för metoderna på Jorden.

 

Bild Texas https://stories.tamu.edu  A&M-professorn Dr. Nancy Currie-Gregg sätter upp en flagga för det nya Texas A&M University Space Institute under en  ceremoni i höstas. Anläggningen i Houston ska stå klar hösten 2026. Upphov: Texas A&M University Engineering

Månbaser planeras till 2030 och en tur- och returresa till Mars 2039.

Dessa rymdplaner kräver byggnader att bo och arbeta i vilket är en utmaning eftersom det kostar allt från 500 000 dollar till 1 miljon dollar att frakta upp ett kilo av vad som helst i rymden. Det innebär att byggandet istället måste ske i tyngdlöshet på plats med material som är tillgängligt vilket är minst sagt utmanande. 

Dr. Patrick Suermann, professor i byggvetenskap vid Arkitekthögskolan, och civil- och miljöingenjör och  pensionerad överstelöjtnant i det amerikanska flygvapnet, vars passioner kombineras vid Texas A&M University och även är delägare i Texas A&M College of Engineering där NASA bygger för framtiden för rymdutforskning genom innovativ forskning som bedrivs i mer än ett dussin centra och laboratorier vid A&M, och snart ska expandera till Johnson Space Center i Houston.

I rymden finns det inget utrymme för slöseri, ineffektivitet eller fel. Forskare som Suermann studerar därför hur autonoma system, robotik och avancerade material kan användas för att bygga strukturer på månen och Mars med material (mineral) som finns på plats. Samma teknik kan även anpassas för att förbättra säkerheten, minska kostnaderna och öka hållbarheten i jordbaserat byggande. "Ju mer vi kan omvandla konstruktion till tillverkning med materia på plats, desto effektivare kommer vi att bli", beskriver Suermann. "Produkterna i de stora varuhusen skulle inte vara så billiga om folk inte hade behärskat effektiviteten vid tillverkningen. Men eftersom vi måste bygga projekt på plats och de flesta av dem är specialtillverkade engångsprojekt, är byggprojekt ineffektiva och dyra."

Hans teams arbete med att 3D-printa månklossar har direkta tillämpningar för katastrofhjälp och fjärrbyggande på jorden. Regolith [jord och bruten sten] på månen anses vara lämplig för byggande, så Suermann har visionen av genomförbarheten av att bygga med lokala material även på jorden, särskilt på landsbygden eller i underutvecklade områden på jorden istället för att exportera byggmaterial dit.

Han pekar också på behovet av nya standarder och processer. "Vi designar saker som kan motstå krafterna på månen och Mars", beskriver  han. "Vi etablerar ny kunskap och nya processer som bör implementeras i allt byggande om vi ska vara konkurrenskraftiga."

Det verkar som om livet kom till Jorden från yttre rymden.

 

Bild https://www.mpg.de/ Illustratörs bild av den planetbildande skivan runt stjärnan V883 Orionis. I den yttersta delen av skivan ses flyktiga gaser frusna ut och liknar is. De innehåller komplexa organiska molekyler. Ett energiutbrott från stjärnan värmer upp den inre skivan till en temperatur som förångar isen och frigör de komplexa molekylerna vilket gör det möjligt för astronomer att upptäcka skivan. Den infällda bilden visar den kemiska strukturen hos de komplexa organiska molekyler som detekterats och förmodats i den protoplanetära skivan (från vänster till höger) som propionitril (etylcyanid), glykolonitril, alanin, glycin, etylenglykol, acetonitril (metylcyanid). © Foto: ESO/L. Calçada/T. Müller (MPIA/HDA) (cc by 4.0)

Med hjälp av teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array i Chile) har ett forskarlag under ledning av Abubakar Fadul vid Max Planck-institutet för astronomi (MPIA) upptäckt komplexa organiska molekyler inklusive den första preliminära upptäckten av etylenglykol och glykolonitril i den protoplanetära skivan (roterande cirkumstellär skiva med tät gas som omger en mycket ung stjärna) runt protostjärnan V883 Orionis (som finns i Orionnebulosan 1305 ljusår från oss). 

Dessa föreningar anses vara föregångare till livets byggstenar. En jämförelse av olika kosmiska miljöer avslöjar att mängden och komplexiteten hos molekyler som dessa ökar i stjärnbildningsområden till fullt utvecklade planetsystem. Detta tyder på att livets frön samlas i rymden och är utbredda. MPIA-teamet som var involverat i denna studie bestod av Abubakar Fadul, Kamber Schwarz och Tushar Suhasaria.

Andra forskare  som deltog i projektet var Jenny K. Calahan (Center for Astrophysics – Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA), Jane Huang (Department of Astronomy, Columbia University, New York, USA) och Merel L. R. van 't Hoff (Department of Physics and Astronomy, Purdue University, West Lafayette, USA

Ett tills nu dolt molekylmoln har upptäckts i Vintergatan

 

Bild https://greenbankobservatory.org/ Fokusområdet för den forskning där upptäckten gjordes i Vintergatan visas i bilden ovan, tillsammans där man äben ser en tidigare okänd maser. Bildkredit noterad ovan, collage skapat av NSF/AUI/NSF NRAO/P.Vosteen.

Ett internationellt team av astronomer har upptäckt ett massivt moln av gas och stoft i ett mindre känt område i Vintergatan. Molekylmolnet  är ungefär 200 ljusår långt.

Upptäckten beskrivs i en studie publicerad i Astrophysical Journal  där forskare med hjälp av U.S. National Science Foundation Green Bank Telescope (NSF GBT) beskriver hur de sett in i molekylmolnet  M4.7-0.8 (Midpoint-cloud). Här såg man ett dynamiskt område sjudande av aktivitet, inklusive potentiella platser för stjärnbildning.

– Ingen visste att detta moln existerade förrän vi undersökte den här platsen i Vintergatan och fann den täta gasen. Genom mätningar av storlek, massa och densitet bekräftades  att det var ett mycket stort molekylmoln, beskriver Natalie Butterfield, forskare vid NSF National Radio Astronomy Observatory (NSF NRAO) som var huvudförfattare till studien.

"Dessa stoftstråk är som dolda floder av gas och stoft som transporterar material till galaxens centrum", förklarar Butterfield.

NSF GBT-observationerna fokuserade på molekyler som ammoniak (NH3) och cyano butadiyne (HC5N), som är spårämnen i tät gas. Förutom att avslöja det tidigare okända molnet i galaxens inåtgående stoftstråk, visade datan även följande:

En tidigare okänd Maser:( en naturlig källa av intensiv mikrovågsstrålning), förknippad med ammoniakgas. Detta är ofta ett tecken på aktiv stjärnbildning. Skillnaden mellan Maser och Laser är att laser är strålning av ljus i den synliga frekvensen (ljus som människan kan se). En maser är ljus i mikrovågsfrekvensen (ljusvågor som vi inte kan se med våra syn). 

Molnet är även potentiell plats för stjärnbildning. Molnet innehåller kompakta klumpar av gas och stoft där nya stjärnor bildas.

Teamet hittade även en skalliknande struktur i molnet, möjligen från energi som frigjorts från slocknande stjärnor.

Turbulent gas: Gasen i molnet är mycket turbulent, liknande den som ses i galaxens centrala delar. Denna turbulens kan orsakas av inflöde av material längs stoftvägarna eller av kollisioner med andra moln.

"Stjärnbildning i galaktiska moln är lite av ett pussel", beskriver Larry Morgan, forskare vid NSF Green Bank Observatory (NSF GBO), "De starka krafterna i dessa områden kan  undertrycka stjärnbildning. Men de främre kanterna på dessa gasstänger som där mittpunkten finns kan ackumulera tät gas och utlösa ny stjärnbildning.

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.