Förbättrade solsegel för rymdfarkoster

 

Bild https://www.nottingham.ac.uk/

I en ny studie från University of Nottingham beskrivs en förbättring och användning av bränslefria framdrivningssystem för rymdfarkoster och hur de skulle kunna användas i framtida rymduppdrag.

Transmissiva solsegel styr med hjälp av enbart solljus, inte genom att reflektera det utan genom att böja ljuset i mikroskopiska, brytningsmönster.

Akademiker från tekniska fakulteten och NottSpace-forskargruppen vid University of Nottingham har utvecklat ett nytt optimeringsramverk för att designa och utvärdera dessa brytningsmönster. Resultatet blev avsevärt förbättrad kontroll- och framdrivningseffektivitet. Detta bidrar direkt till utvecklingen av hållbar teknik med låg miljöpåverkan i framtida rymduppdrag vilket minskar beroendet av bränsle ombord och möjliggör längre verksamhet i yttre rymden.

Dr Cappelletti och Dr Pushparaj från NottSpace-forskargruppen, i samarbete med Technical University of Munich, Tyskland, och Kungliga Tekniska högskolan, Sverige har bidragit till en bredare plan för ett planetariskt solskyddssystem. En idé som utforskats som en del av det globala arbetet med geoengineering av solenergi. Det föreslagna solskyddsystemet kan hjälpa till att reflektera och sprida solstrålningen för att minska den globala temperaturen.

Nyligen var Dr Cappelletti från University of Nottingham också inbjuden att presentera detta koncept vid ett FN-evenemang om klimatinnovation där hon talade om potentialen hos solsegelaktiverade planetariska solskydd som en del av framtida strategier för klimatåterhämtningstrategi.

Rapporten "Modelling and numerical optimisation of refractive surface patterns for transmissive solar sails (Acta Astronautica, 2025)" beskriver en ny klass av ultralätta, bränslefria framdrivningssystem för rymdfarkoster och kan läsas här. 

Sökandet efter den mystiska axionen som kan förklara mörk materia pågår för fullt.

 

Bild Det stegliknande mönstret som avslöjas i de data som forskarna observerade och som potentiellt visar omvandlingen av gammastrålar till axioner (hypotetiska elementarpartiklar så kallade bosoner). Illustration är från forskningsrapporten i nature se nedan.

Axionen som omtalas är en hypotetisk elementarpartikel som kan vara nyckeln till att förstå mörk materia. Materien som tros ta upp cirka 80 procent av materia i universum.

Ingen har ännu bevisat existensen av axionen. Men med ett smart trick med hjälp av avlägsna galaxers strålning kan fysiker från Köpenhamns universitet komma närmare än någonsin tidigare.

I stället för att använda en partikelaccelerator på jorden, som den vid CERN, vände sig forskarna mot kosmos och använde den som en slags gigantisk partikelaccelerator. Specifikt sökte de efter elektromagnetisk strålning som  kommer från kärnorna (där det svarta hålet finns) av avlägsna och mycket ljusstarka galaxer.

De observerade strålningen när den passerade genom  enorma magnetfält i galaxhopar, där en del av denna strålning enligt teorin skulle kunna omvandlas till axioner. Denna omvandling skulle då lämna efter sig små, slumpmässiga fluktuationer i insamlad data. Men varje signal om den uppkommer och hittas är så svag att den försvinner i universums bakgrundsbrus.

Därför introducerade  forskarna ett nytt koncept. Istället observerade de totalt 32 supermassiva svarta hål placerade bakom galaxhopar (från bakomliggande galaxer) och kombinerade sedan insamlad data från sina observationer.

När forskarna därefter analyserade datan blev de överraskade över att upptäcka ett mönster som liknade signaturen hos den svårfångade och sökta axionpartikeln som man teoretiskt  tror finns.

– Normalt sett är signalen från  partiklar som dessa oförutsägbara och uppträder som slumpmässigt brus. Men vi insåg att genom att kombinera data från många olika källor hade vi omvandlat allt brus till ett tydligt, igenkännbart mönster, förklarar Oleg Ruchayskiy, docent vid Niels Bohr-institutet vid Köpenhamns universitet och huvudförfattare till artikeln i Nature Astronomy där sökandet efter  axionen beskrivs. Han tillägger: Det visar sig som ett unikt stegliknande mönster som visar hur den här konverteringen skulle kunna se ut. Vi ser det ännu bara som en antydan till en signal i vår data, men det är  väldigt lockande och spännande. Man skulle kunna kalla det en kosmisk viskning, nu tillräckligt hög för att höra.

"Vi är så glada, för det är inte ett engångsframsteg. Denna metod gör det möjligt för oss att gå bortom tidigare experimentella gränser och har öppnat en ny väg för att studera dessa svårfångade partiklar. Tekniken kan upprepas av oss, av andra grupper, över ett brett spektrum av massor och energier. På så sätt kan vi lägga fler bitar till pusslet för att förklara mörk materia, beskriver Postdoc Lidiia Zadorozhna Niels Bohr Institute."

Läs studien "Constraints on axion-like particles from active galactic nuclei seen through galaxy clusters" (Begränsningar för axionliknande partiklar från aktiva galaxkärnor sedda genom galaxhopar).Länk här från tidskriften  Nature. 

Intresset stort just nu i sökande efter utomjordiskt liv.

 

Bild https://www.universiteitleiden.nl/ Illustration av TOI 700 d, en exoplanet av jordens storlek i den så kallade beboeliga zonen av sin sol TOI 700. Forskningen om exoplaneter har lett till ökade förväntningar i sökandet efter liv

Forskare vid Leidens universitet har analyserat nästan 30 års kommunikation om astrobiologi. Astrobiologi ställer grundläggande frågor om livet i universum: hur uppstod det? Finns det liv bortom jorden? I den nyligen publicerade studien har forskarna undersökt hur fältet skildrats i offentligheten från 1996 till 2024 genom att belysa vilka spekulationer och löftensom sökandet efter liv utanför jorden beskrivs i medierna.

Forskarna undersökte tre typer av informationskällor i området: akademiska uppsatser, pressmeddelanden och nyhetsartiklar. Danilo Nogueira Albergaria Pereira Project scientist och hans kollegor void Leidens universitet  fann att de vanligaste spekulationerna handlade om förhållanden eller ingredienser för liv bortom jorden, följt av spekulationer om existensen av liv. De fann också att spekulationer om resultaten av sökandet var ovanliga och spekulativt innehåll om potentiella bevis som pekar på att liv har hittats är sällsynt.

Tidningar visade mycket mindre spekulationer och löften än pressmeddelanden och nyhetsartiklar, men referentgranskade artiklar uppvisade också en del spekulativt innehåll, särskilt om villkor och ingredienser för möjligt liv bortom jorden. Totalt undersöktes 630 artiklar i en kvantitativ innehållsanalys. De flesta publicerade på engelska, men i analysen ingår även nyheter publicerade på portugisiska och spanska. Artiklarna kom från sex referenstidningar: The New York Times (USA), The Guardian (Storbritannien), Folha och Estadão (Brasilien), Público (Portugal) och El País (Spanien)

En publication som beskriver forskningsresultatet från forskarna  Danilo Albergaria, Pedro Russo, Ionica Smeets, Thilina Heenatigala och Dallyce Vetter kan läsas här. 

Ett nytt enkelt sätt att testa om liv finns eller liv fanns på Mars.

 

Bild https://www.imperial.ac.uk/ Curiosity-rovern på Mars (NASA)

Doktorand Solomon Hirsch och hans handledare professor Mark Sephton, vid Imperial College Londons Department of Earth Science & Engineering  har insett att ett redan befintligt instrument på curiosity rovern på Mars kan användas för att upptäcka livstecken till en bråkdel av kostnaden för att utveckla nya uppdrag och instrument för sökandet efter detta på Mars.

Rovern har instrumentet som har potential att användas för att upptäcka levande organismer på planeter eller månar på plats. Instrumentet kallat gaskromatograf-masspektrometer (GC-MS), har installerats på Marssonder sedan mitten av 1970-talet  tidiga versioner av instrumentet fanns redan på landarna Viking I och Viking II som var först på Mars och landade 1976.

Solomon och Mark kom fram till att instrumentet kunde användas för att upptäcka en kemisk bindning i cellmembranmolekyler något som finns i många levande och nyligen avlidna, organismer. "Rymdorganisationer som NASA och ESA har inte vetat att deras instrument redan kan göra detta", beskriver professor Sephton. – Här har vi utvecklat en elegant metod som snabbt och tillförlitligt identifierar en kemisk bindning som visar om det finns eller funnits liv, beskriver han. "Rovern Curiosity som varit 13 år på Mars kan med detta instrument programmeras till att användas för ovan ändamål”.

Den nya metoden detekterar en unik sekvens av atomer som binder de molekyler som ingår i de yttre membran som finns hos levande bakterier och eukaryaceller. 

 Dessa utgör den stora majoriteten av biologisk materia på jorden och inkluderar de typer av livsformer som forskarna också förväntar sig kan finnas bortom jorden.

Forskningens resultat har publiceras i tidskriften Nature Space Exploration.

Tidiga galaxer eller vad är det

 

Bild https://showme.missouri.edu/ Haojing Yan astronomiprofessor vid Mizzou's College of Arts and Science och medförfattare till studien.

Little red dots är högaktuellt att forska om bland astronomer just nu. Här än ett inlägg om dessa.

 I en ny studie har forskare vid University of Missouri har man tittat djupt in i universum och med hjälp av infraröda bilder tagna från NASA:s kraftfulla James Webb Space Telescope (JWST) identifierades de 300 objekt som kallas little red dots.

"Dessa mystiska objekt är kanske början till de första galaxerna i det tidiga universum, ", beskriver Haojing Yan, astronomiprofessor vid Mizzou's College of Arts and Science och medförfattare till en ny studie om fenomenet. Om bara några av dessa objekt visar sig vara vad vi tror att de är kan vår upptäckt utmana dagens idéer om hur och när galaxer bildades i det tidiga universum då de första stjärnorna och galaxerna började ta form, beskriver han.

Men att identifiera objekt i rymden sker inte snabbt och lätt. Det krävs en noggrann steg-för-steg-process för att bekräfta vad de är. En process som kombinerar avancerad teknik, detaljerad analys och lite detektivarbete.

Mizzous forskare började med att använda två av JWST:s kraftfulla infraröda kameror: Near-Infrared Camera och Mid-Infrared Instrument. Båda är speciellt utformade för att upptäcka infrarött ljus från de mest avlägsna platserna i rymden vilket är nyckeln när man studerar det tidiga universum.

"När ljuset från dessa tidiga galaxer färdas genom rymden sträcks det ut till längre våglängder och skiftar från synligt ljus till infrarött", beskriver Yan. Det  kallas rödförskjutning och hjälper oss att räkna ut hur långt bort de här galaxerna ligger. Ju högre rödförskjutningen är desto längre bort är galaxen från oss på jorden och desto närmare är de universums begynnelse.

För att identifiera var och en av de 300 tidiga galaxkandidaterna använde Mizzous forskare en etablerad metod som kallas dropout-tekniken. 

"Tekniken upptäcker galaxer med hög rödförskjutning genom att leta efter objekt som ses  i rödare våglängder men försvinner i blåare våglängder. Ett tecken på ljus har färdats över stora avstånd och tid", beskriver Bangzheng "Tom" Sun, doktorand som arbetar med Yan och är huvudförfattare till studien.

Medan dropout-tekniken identifierar var och en av galaxkandidaterna, är nästa steg att kontrollera om de kan ha "mycket" hög rödförskjutning, beskriver Yan.

"Helst skulle detta göras med hjälp av spektroskopi, en teknik som sprider ljus över olika våglängder för att identifiera signaturer som skulle möjliggöra en exakt rödförskjutningsbestämning", beskriver han.

Men när fullständiga spektroskopiska data inte är tillgängliga kan man använda en teknik som kallas Spectral energy distribution. Denna metod gav Sun och Yan en baslinje för att uppskatta rödförskjutningarna hos deras galaxkandidater tillsammans med andra egenskaper som ålder och massa.

"Även om bara ett fåtal av dessa objekt bekräftats finnas i det tidiga universum, kommer de att tvinga oss att modifiera de befintliga teorierna om hur och när  galaxer bildades", beskriver Yan.

Det slutliga testet kommer att använda spektroskopi. Spektroskopi delar upp ljus i olika våglängder, likt ett prisma delar upp ljus i en regnbåge av färger. Forskare använder denna teknik för att avslöja en galax unika fingeravtryck och  kan berätta hur gammal galaxen är, hur den bildades och vad den består av. 

"Ett av våra objekt har redan bekräftats genom spektroskopi som en tidig galax", beskriver Sun. "Men det räcker inte med enbart detta mål. Vi kommer att behöva ytterligare bekräftelser för att med säkerhet säga om de nuvarande teorierna utmanas."

Studien, "On the very bright dropouts selected using the James Webb Space Telescope NIRCam-instrumentet", publicerades i The Astrophysical Journal.

Jag upprepar som jag tidigare beskrivit i tidigare inlägg. För min del anser jag att Little Red Dots inte är galaxer med stjärnor utan är de första svarta hålen och slukar stora mängder av gas och stoft. Stoff och gas som inte det svarta hålet kunnat dra till sig på grund av avståndet bildar den första generationen av stjärnor bestående av väte längre fram i tiden blir centrum för nya stjärnor och galaxer.

Ännu en teori om de bland forskare så aktuella ”Little red dots”

 

Bild wikipedia En liten rödpunktsgalax (mitten) i falsk färg.

PÅ flera universitet forskas det  i dag om de så kallade little red spots för att utröna vad de är.

 Astronomer vid Centrum för astrofysik | Harvard och Smithsonian har föreslagit en ny förklaring till några av universums mest förbryllande tidiga galaxer (Flertalet anser det är galaxer) , med smeknamnet " little red spots ".

I studien, som publiceras i The Astrophysical Journal Letters, föreslår författarna Fabio Pacucci och Abraham (Avi) Loeb att dessa galaxer är resultatet av mycket långsamt snurrande halos av mörk materia, en extremt sällsynt kosmisk struktur.

Dessa ljussvaga, kompakta objekt, som upptäcktes i rymdbilder från James Webb Space Telescope (JWST), har utmanat forskarnas förståelse av hur galaxer och svarta hål bildades i det tidiga universum.

Deras artikel "Cosmic Outliers: Low-Spin Halos Explain the Abundance, Compactness, and Redshift Evolution of the Little Red Dots" ger en fysikalisk förklaring till prickarnas distinkta egenskaper. 

" Little red spots är mycket kompakta och röda avlägsna galaxer som var helt oupptäckta före James Webb Space Telescope", beskriver Pacucci. – De är utan tvekan den mest överraskande upptäckten av JWST hittills. Vårt arbete visar att dessa kan bildas naturligt i halos av mörk materia med mycket lågt spinn.

Dessa galaxer är främst synliga när universum bara var en miljard år gammalt, men bildades troligen mycket tidigare, beskriver Pacucci, under en tid som kallas den kosmiska gryningen. Trots att de är ungefär en tiondel så stora som vanliga galaxer visar astronomiska observationer att de verkar ovanligt ljusstarka. Astronomer tror att deras  röda färg tyder på att de är höljda i stoft eller fyllda med äldre stjärnor.

I flera år har astronomer debatterat om ljuset vi observerar från dessa objekt kommer från stjärnor eller centrala supermassiva svarta hål.

"Det är ett grundläggande mysterium", beskriver Pacucci. – Om de innehåller svarta hål så är de enorma för så små galaxer. Men om de bara innehåller stjärnor är galaxerna för kompakta för att rymma dem alla och når centrala stjärndensiteter som är otänkbara.

I stället för att fokusera på vad som driver de lysande prickarna tog Pacucci och Loeb ett annat tillvägagångssätt: de undersökte hur sådana objekt kan bildas så tidigt i universums historia. Några av prickarna visar breda emissionslinjer i sina spektra vilket är möjliga tecken på aktiva svarta hål, men de saknar den röntgenstrålning som vanligtvis förknippas med dem. Pacucci leder nya program för att bättre förstå naturen hos dessa märkliga astrofysiska källor. Att hitta liknande närliggande galaxer kommer till exempel att klargöra vad de utvecklas till senare i tid och rum.

"Vårt arbete är ett steg mot att förstå dessa mystiska föremål", beskriver han. De kan hjälpa oss att förstå hur de första svarta hålen bildades och utvecklades tillsammans med galaxer i det tidiga universum, säger han.

Jag upprepar som jag tidigare beskrivit i tidigare inlägg. För min del anser jag att Little Red Dots inte är galaxer med stjärnor utan är de första svarta hålen och slukar stora mängder av gas och stoft. Stoff och gas som inte det svarta hålet kunnat dra till sig på grund av avståndet bildar den första generationen av stjärnor bestående av väte längre fram i tiden blir centrum för nya stjärnor och galaxer.

Astronomer lyckades fånga ögonblicket då ett svart hål blev aktivt.

 

Bild https://public.nrao.edu/ Översta delen av bilden galaxhopen (vit/violett) och dess heta gasatmosfär (blå); nedre högra delen av bilden  NSF VLBA-bild av det nyligen uppvaknade centrala svarta hålet och dess små jetstrålar; nedre vänstra bilden: artikelns huvudförfattare, Francesco Ubertosi, med en av NSF VLBA-antennerna (Owens Valley, CA) som används för observationerna i bakgrunden. Fotograf: Univ. of Bologna/F.Ubertosi

Astronomer som har använt sig av(radioteleskopen) U.S. National Science Foundation's Very Long Baseline Array (NSF VLBA) och U.S. National Science Foundation's Very Large Array (NSF VLA) har upptäckt ett supermassivt svart hål då det håller på att vakna upp ur en lång inaktivitet vilket ger en aldrig tidigare skådad inblick i de tidigaste stadierna av svarta håls aktivitetsuppvaknande. Upptäckten ger nya rön om hur dessa svarta hål börjar påverka sin omgivning och kan hjälpa till att lösa långvariga gåtor om galaxers utveckling.

Forskningen, som letts av Francesco Ubertosi vid universitetet i Bologna och det nationella institutet för astrofysik i Italien (INAF/IRA), fokuserade på galaxhopen CHIPS 1911+4455, som finns cirka 6 miljarder ljusår från jorden. Det som gör det här systemet extraordinärt är att dess centrala supermassiva svarta hål först nyligen har blivit aktivt astronomiskt sett och börjat konsumera materia och skjuta upp jetstrålar Aktiviteten beräknas ha börjat för bara tusen år sedan.

"Det här är som att se en sovande jätte vakna", beskriver Ubertosi, studiens huvudförfattare. – Vi ser det här supermassiva svarta hålet i början av sin aktiva fas innan det har hunnit förändra sin omgivning i någon större utsträckning. Det är en otroligt sällsynt möjlighet att studera skeendet.

Med hjälp av NSF VLBA:s extraordinära upplösning som kan urskilja detaljer som motsvarar att läsa en tidning i Los Angeles från New York upptäckte forskarlaget att det svarta hålets jetstrålar sträcker sig bara cirka 30 parsec (ungefär 100 ljusår) från det centrum av det svarta hålet. Det kan låta stort men i kosmiska termer är det smycket kort. Som jämförelse kan ädre jetstrålar från svarta hål i liknande system sträcka sig upp till tiotusentals parsec.

NSF VLBA-observationerna avslöjade en kompakt radiokälla med symmetriska, dubbelsidiga jetstrålar som kommer ut från galaxens kärna. Radiospektrumet visar den karakteristiska "toppiga" formen som identifierar detta som en mycket ung radiogalax, uppskattningsvis bara cirka 1 000 år gammal – ett kosmiskt ögonblick.

"Jetstrålarna är så unga och små att de inte har hunnit trycka bort den omgivande heta gasen eller störa den nedkylningsprocess som sker i klustrets kärna", förklarar medförfattaren Myriam Gitti, från universitetet i Bologna och INAF/IRA. – Det här ger oss ett unikt laboratorium för att studera hur återkoppling från svarta hål startar.

De flesta studier av supermassiva svarta hål i galaxhopar fokuserar på äldre system där det svarta hålet har varit aktivt i miljontals år, blåst upp enorma radioemitterande bubblor och värmt upp den omgivande gasen. CHIPS 1911+4455 representerar vad forskarna kallar ett "pre-feedback"-kluster – ett system där de kan studera de förhållanden som råder innan det svarta hålet påverkar sin omgivning på ett betydande sätt.

Det centrala svarta hålet har precis börjat sin aktivitet, men galaxen som omger det är redan en exceptionell stjärnfabrik. Forskarnas analys ligger i linje med tidigare undersökningar som tyder på att galaxen bildar stjärnor med en hastighet av 140-190 solmassor per år – mer än 100 gånger snabbare än vår egen galax Vintergatan. Detta gör den till en av de snabbast kända galaxerna i centrala stjärnhopen i stjärnbildningstakt. Forskningen är ett viktigt steg mot att förstå en av de mest grundläggande processerna i galaxers utveckling – hur supermassiva svarta hål reglerar stjärnbildning och påverkar utvecklingen av de största strukturerna i universum. Kan den snabba stjärnbildningstakten bero på att det svarta hålet varit inaktivt under lång tid?

 Artikeln har precis publicerats i The Astrophysical Journal och läsas här: eller här https://arxiv.org/abs/2508.04778.