Mysteriet med vita dvärgstjärnors snabba rörelser kan vara löst.

 

Bild https://www.space.com/ Astronomer kan ha löst mysteriet med vita dvärgstjärnors som rör sig i hyperhastighet och visat hur våldsamma stjärnkollisioner och dubbla detonationer kan skjuta ut materia ur dessa  in i Vintergatan i halsbrytande hastighet. (Bildkredit: Tod Strohmayer (GSFC), CXC, NASA, Illustration: Dana Berry (CXC))

En vit dvärgstjärna är en stjärna som varit i storlek som solen men kollapsat till en dvärgstjärna med mycket liten storlek efter att den gjort slut på sitt kärnbränsle. En typisk vit dvärg har en radie som är 1 procent av solens, men den har grovt räknat samma massa. Detta motsvarar en densitet på cirka 1 ton per kubikcentimeter.

Under de senaste åren har astronomer analyserat data från den europeiska rymdorganisationen ESA:s rymdfarkost Gaia och identifierat en handfull vita dvärgar som rusar genom Vintergatan i halsbrytande hastigheter på upp till 2 000 kilometer per sekund. Det är tillräckligt snabbt för att ta sig från New York till Los Angeles på mindre än två sekunder. Hastigheten på dessa vita dvärgar är hög nog för att flyga ur vintergatan helt och hållet.

Dessa så kallade hyperhastighetsvita dvärgar har förbryllat astronomer sedan de upptäcktes 2018. Deras extrema hastigheter tyder på att de startades av kraftfulla, våldsamma händelser. Men ingen enskild teori har kunnat förklara både deras halsbrytande hastigheter och deras uppblåsta, överhettade utseende förrän nu. 

I en ny studie under ledning av Hila Glanz vid Technion-Israel Institute of Technology beskrivs den mest övertygande förklaringen hittills till vita dvärgars  hyperhastighet. Med hjälp av detaljerade datorsimuleringar har forskarna modellerat vad som händer när två vita dvärgar i ett tätt dubbelstjärnsystem går in i en spiral mot varandra för en kollision. Den första explosionen skickar en chockvåg runt stjärnans yttre lager. När den konvergerar på motsatt sida komprimerar och värmer det upp kärnan vilket utlöser en andra detonation  den här gången i kol-syrekärnan, vilket får primärstjärnan att explodera i vad astronomerna kallar en termonukleär supernova."Den fullkomligt exploderar", beskriver Glanz. "Det blir ingenting kvar."

Med sin partner utplånad slungas den delvis splittrade följeslagaren som nu är obunden av en följeslagare bort med en enorm hastighet, driven av både explosionen och den enorma omloppsenergi som byggts upp under supernovans sista ögonblick. Den förhärskande teorin - D6-scenariot (förkortning för "dynamically driven double-degenerate double-detonation") - föreslås att en massiv vit dvärg detonerar efter minimal massöverföring och lämnar följeslagaren intakt. Men den här modellen har svårt att förena både de extrema hastigheterna och de uppblåsta utseenden som ses hos vita dvärgar med hyperhastighet, enligt den nya studien.

Glanz fusionsmodell, däremot, visar att även en stjärna med relativt låg massa kan producera en snabbt rörlig rest, tack vare en partiell störning (den stärnrest som blev kvar efter kollisionen). Och eftersom den resulterande supernovan är ljussvag, bleknar dess rester snabbt vilket gör att den utkastade vita dvärgen ser ut som en ensam vandrare. Glanz betonar ändå att detta bara är en del av bilden. Framtida kartläggningar av himlen, som de som snart kommer att utföras av Vera C. Rubin-observatoriet, kan bidra till att sätta  teorier på prov. Om astronomer fångar en sådan sammanslagning och explosion i realtid kan det hjälpa till att bekräfta den våldsamma process som får dessa stjärnkanonkulor att flyga över galaxen.

Resultaten, som beskrivs i en artikel som publicerades den 19 augusti i tidskriften Nature Astronomy, återskapade inte bara de dramatiska utkastningshastigheter som observerats av Gaia, utan också många av de ovanliga fysiska egenskaperna hos dessa stjärnkanonkulor.

Nya fakta om ångvärldar

 

Bild https://news.ucsc.edu/ Exoplaneter av det slag som kallas  sub-Neptunus tenderar att befinna sig mycket närmare sin sol än jorden är till vår sol och tros ha atmosfärer av ånga över lager av en exotisk fas av vatten som varken beter sig som gas eller vätska. (Bild av Artem Aguichi

Nu har astrobiologer och astronomer vid University of California, Santa Cruz, utvecklat ett mer exakt sätt att förstå dessa ångvärldars sammansättning och i slutändan hur de en gång har bildats De vanligaste planeterna därute sär de så kallade sub-neptunus som befinner sig i bana mycket nära sin sol dock finns ingen i vårt solsystem.

 – När vi förstår hur de vanligaste planeterna i universum bildas kan vi skifta fokus till mindre vanliga exoplaneter de som faktiskt skulle kunna ha livsformer, beskriver Artem Aguichine, postdoktor vid UC Santa Cruz och ansvarig för utvecklingen av den nya modellen.

Isiga månar är små, kondenserade kroppar med skiktade strukturer med ytor av is över hav med flytande vatten. Sub-Neptunus är mycket annorlunda. De är mycket mer massiva 10 till 100 % större än ishöljda månar och de kretsar mycket närmare sina stjärnor. De har inte isiga ytor och flytande hav som ex månarna Europa eller Enceladus. Istället utvecklar sub-neptunus  kraftiga ångatmosfärer och lager av "superkritiskt vatten".

Denna exotiska, superkritiska fas av vatten har återskapats och studerats i laboratorier på jorden och uppvisar ett beteende som är mycket mer komplext än vanligt flytande vatten eller is vilket gör det svårt att modellera det exakt. Vissa modeller visar till och med att vatten under extrema tryck- och temperaturförhållanden inuti sub-Neptunus kan omvandlas till "superjonisk is", en fas där vattenmolekyler omorganiseras så att vätejoner rör sig fritt genom ett syregitter.

Denna fas har konstruerats i laboratoriet och tros även existera i det djupa inre av Uranus, Neptunus och eventuellt även sub-Neptunusplaneter. Så för att modellera sub-Neptunus måste forskare förstå hur vatten beter sig som ren ånga, som superkritisk vätska och i extrema tillstånd som superjonisk is. Teamets modell tar hänsyn till experimentella data om vattnets fysik under extrema förhållanden och utvecklar den teoretiska modellering som krävs.

– Planeternas inre är naturliga "laboratorier" för att studera förhållanden som är svåra att reproducera i ett universitetslaboratorium på jorden. Det vi lär oss kan ha oförutsedda tillämpningar som vi inte ens har tänkt på. Vattenvärldarna är särskilt exotiska i den bemärkelsen", förklarar Batalha. I framtiden kan vi komma att upptäcka att en delmängd av dessa vattenvärldar representerar nya nischer för liv i galaxen, beskriver han.

Genom att modellera fördelningen av vatten i dessa vanliga sup-neptusplaneter kan forskare spåra hur vatten ett av universums vanligaste molekyler  rör sig under bildandet av planetsystem. Aguichine beskriver att vatten har en rad fascinerande egenskaper:

Det är både en kemisk syra och bas som deltar i den kemiska balansen

Det är bra på att lösa upp salter, sockerarter och aminosyror

Det skapar vätebindningar vilket ger vatten en högre viskositet, en högre kokpunkt, en större kapacitet att lagra värme mm.

Studien beskrivs i en artikel av Artem Aguichine publicerad den 24 juli i The Astrophysical Journal medförfattare är professor Natalie Batalha, chef för UC Santa Cruz astrobiologiinitiativ, tillsammans med professor Jonathan Fortney, ordförande för universitetets avdelning för astronomi och astrofysik.

Stenregnsdroppar med spår av Jupiters ursprung.

 

Bild wikipedia Storleksjämförelse mellan jorden och Jupiter.

För fyra och en halv miljard år sedan ökade Jupiter i storlek snabbt till sin massiva nuvarande storlek. Den kraftfulla gravitationen störde omloppsbanorna för små steniga och isiga objekt som liknade nutida asteroider och kometer, så kallade planetesimaler (byggstenar till planeter). Detta fick dessa att slå in i varandra i så höga hastigheter att stenarna och dammet de innehöll smälte vid inslaget och skapade smälta stendroppar, så kallade Chondrules som vi hittar stelnade i meteoriter idag. 

Nu har forskare vid Nagoya University i Japan och det italienska nationella institutet för astrofysik (INAF) för första gången fastställt hur dessa droppar bildades och exakt daterat bildandet av Jupiter baserat på resultatet. Studien beskriver hur egenskaperna hos dropparna särskilt deras storlek och den hastighet med vilken de svalnade i rymden, berodde på det vatten som fanns i de kolliderande planetesimalerna. Detta förklarar vad vi observerar i meteoritprover i dag och visar att Chondrules bildning är ett resultat av planetbildning.

Chondrules är små sfärer som är ungefär 0,1-2 millimeter breda som inkorporerades i asteroider när solsystemet bildades. Miljarder år senare skulle delar av dessa asteroider brytas loss och falla ner på jorden som meteoriter. Hur Chondrules kom att få sin runda form har förbryllat forskare i årtionden.

"När planetesimaler kolliderade med varandra förångades vattnet omedelbart till expanderande ånga. Detta var små explosioner som bröt sönder den smälta silikatstenen till de små droppar som vi ser i meteoriter idag, beskriver professor Sin-iti Sirono från Nagoya University's Graduate School of Earth and Environmental Sciences.

– Vi jämförde egenskaperna och mängden av simulerade Chondrules med meteoritdata och fann att modellen spontant genererade realistiska Chondrules. Modellen visar också att Chondrules produktionen sammanfaller med Jupiters intensiva ackumulering av nebulosans gas där detta skedde för att nå sin massiva storlek. Eftersom meteoritdata visar att merparten av bildningen ägde rum 1,8 miljoner år efter att solsystemet kom till är detta också den tid då Jupiter blev till, beskriver Diego Turrini, medförfattare och senior forskare vid det italienska nationella institutet för astrofysik (INAF).

Studien, "Chondrule formation by collisions of planetesimals containing volatiles triggered by Jupiter's formation", publicerades i tidskriften Scientific Reports, den 25 augusti 2025, 

En tidigare okänd typ av plasmavåg i Jupiters norrsken

 

Bild https://cse.umn.edu/ Bilden är från NASA:s rymdsond Juno 2016 och visar Jupiters norra polarområde. JunoCam tog bilden ungefär två timmar före den närmaste inflygningen när rymdsonden befann sig 120 000 mil från Jupiter. Foto kommer från NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Forskare vid University of Minnesota Twin Cities har gjort en banbrytande upptäckt genom att observera och analysera en tidigare okänd typ av plasmavåg i Jupiters norrsken. Upptäckten hjälper till att förstå norrsken på andra planeter vilket i sin tur lär oss mer om hur jordens magnetfält skyddar oss från solens skadliga strålning.

Observationen baseras på data från NASA:s rymdsond Juno, som gjorde en historisk flygning i låg omloppsbana över Jupiters nordpol 2016. Teamet kunde för första gången använda sin expertis inom dataanalys till att studera data från Jupiters norra polarområden.

"James Webb Space Telescope har även gett oss några infraröda bilder av norrskenet, men Juno var den första rymdfarkosten i en polär omloppsbana runt Jupiter", beskriver Ali Sulaiman, biträdande professor vid University of Minnesota School of Physics and Astronomy.

Rymden runt magnetiserade planeter som Jupiter är fylld med plasma, ett överhettat tillstånd av materia där atomer bryts ner till elektroner och joner. Dessa partiklar accelereras ner mot planetens atmosfär vilket får gaser att lysa upp som ett norrsken. På jorden syns detta som  grönt och blått ljus. Jupiters norrsken är dock vanligtvis osynligt för blotta ögat och kan endast observeras med hjälp av UV- och infraröda instrument.

"Plasma kan bete sig som en vätska, men den påverkas också av sina egna inre och yttre magnetfält", beskriver Robert Lysak, professor vid University of Minnesota School of Physics and Astronomy expert på plasmadynamik.

Studien ger även nya rön om hur Jupiters komplexa magnetfält gör det möjligt för partiklar att flöda in i polartäcket där till skillnad från på jorden där norrskenet bildar ett munkmönster av norrskensaktivitet runt polartäcket.

I forskargruppen ingick, förutom Lysak och Sulaiman, även Sadie Elliott, forskare vid School of Physics and Astronomy, tillsammans med forskare från University of Iowa och Southwest Research Institute.

Forskningen finansierades av NASA och National Science Foundation (NSF).

Läs hela forskningsartikeln med titeln "New Plasma Regime in Jupiter's Auroral Zones" på Physical Review Letterswebbplats. 

Asteroiden Bennu och dess historia

 

Bild wikipedia på Bennu.

Bennu är en jordnära asteroid som upptäcktes den 11 september 1999 vid Lincoln Near-Earth Asteroid Research i Socorro, New Mexico. OSIRIS-REx  landade på dess yta den 20 oktober 2020 och tog markprover som sedan analyserades på jorden. Bennu består av mer än 200 stenblock som är större än 10 meter i diameter på ytan, varav det största är 58 meter tvärsöver. Stenblocken innehåller ådror av karbonatmineraler med hög albedohalt som tros ha bildats innan asteroiden bildades i  varmvattenkanaler i den mycket större moderkropp från vilken den är en del.

Bennu består av fragment från en större "moderasteroid" som bröts sönder efter att den kolliderat med en annan asteroid, troligen skedde detta i asteroidbältet som finns mellan Mars och Jupiters omloppsbanor. Moderasteroiden bestod av material med olika ursprung från solsystemet och andra stjärnor som smälte samman för mer än 4 miljarder år sedan när vårt solsystem bildades. Denna teori är ämnet för en artikel publicerad i Nature Astronomy under ledning av Barnes och Ann Nguyen tillsammans med Astromaterials Research and Exploration Science Division vid NASA:s Johnson Space Center i Houston.

 Analyser visar att en del av materialen i moderasteroiden klarade olika kemiska processer med värme och vatten och även den energirika kollision som ledde till att Bennu bildades. Men merparten av materian omvandlades i hydrotermiska processer vilket beskrivs i en andra artikel om Bennu, publicerad i Nature Geoscience. 

 I studien fann forskarna att mineraler i moderasteroiden sannolikt bildades, löstes upp och återbildades över tid på grund av interaktioner med vatten.

"Vi tror att Bennus moderasteroid samlade på sig mycket isigt material från det yttre av solsystemet som som sedan smält över tid", beskriver Tom Zega, chef för Kuiper-Arizona Laboratory som ledde studien tillsammans med Tim McCoy, intendent of meteorites at the Smithsonian.

Teamet fann bevis på att silikatmineraler skulle ha reagerat med   flytande vatten vid temperaturer på cirka +25 grader Celsius. Värmen kan antingen ha dröjt sig kvar från själva ackretionsprocessen när Bennus moderasteroid först bildades eller från meteoritnedslag senare i dess historia, möjligen i kombination med sönderfall av radioaktiva grundämnen djupt inne i Bennu. Den instängda värmen kan ha smält isen inuti asteroiden, enligt Zega.

"Vätska i kontakt med ett fast ämne plus värme är allt som behövs för en  kemisk process", beskriver han. "Vattnet reagerade med mineralerna och bildade det vi ser idag från hämtade ytprover där 80 procent av mineralerna innehåller vatten i sitt inre som skapats för miljarder år sedan när solsystemet fortfarande höll på att bildas."

Omvandlingen av Bennus material slutade inte där. I en tredje artikel publicerad i Nature Geoscience, beskrives mikroskopiska kratrar och små stänk av en gång smält sten på ytan på prover från Bennu. Det är tecken på att asteroiden har pepprats av mikrometeoritnedslag. Dessa spår tillsammans med effekterna av solvinden ger "rymdvittring" och uppstår eftersom Bennu inte har en atmosfär som skyddar asteroidens yta. Denna vittring sker mycket snabbare än vad konventionell kunskap vill få det till, enligt studien som leddes av Lindsay Keller vid NASA Johnson och Michelle Thompson vid Purdue University.

Det överblivna materialet från planetbildningen för 4,5 miljarder år är asteroider och ur dess mineral kan man tolka solsystemets historia. Men många av dessa rester kan skilja sig från vad meteoriter som hittats på jorden visar eftersom olika typer av meteorer (fragment av asteroider) kan brinna upp mer eller mindre i atmosfären och aldrig nå marken med allt vad de innehöll.

De två skilda slag av asteroider som finns kan ha samma ursprung

 

Bild https://www.ipac.caltech.edu/ En  animationen som  visar hur en asteroid kan se ut under olika faser beroende på dess position i förhållande till solen, liknande hur månen har faser. Fotograf: Caltech/IPAC/K. Miller.

För ungefär 4,6 miljarder år sedan bildades solsystemet i en enorm skiva av gas och stoft som svepte runt solen. De asteroider vi ser idag är några av de mest kompletta artefakterna från denna skiva som vi har kvar att observera och kan jämföras med skruv, spillbitar och annat skräp som finns kvar på en byggarbetsplats. Forskare kan studera dessa svävande tidskapslar från solsystemets bildande och undersöka deras sammansättning, form och sammansättning för att dra slutsatser om hur och av vad vårt solsystem bildades.

Asteroider organiseras av forskarna i kategorier baserat på liknande egenskaper och i en nyligen publicerad artikel i The Planetary Science Journal, under ledning av IPAC-forskaren Joe Masiero, visas bevis på att de två olika slag av asteroider som katalogiserats kan ha delat samma  förflutna (IPAC is part of the Division of Physics, Mathematics and Astronomy at Caltech.).

"Asteroider ger oss en möjlighet att se på vad som pågick i det tidiga solsystemet, likt en stillbild av de förhållanden som rådde när de första fasta objekten bildades", beskriver Masiero. Asteroider delas in i olika klasser baserat på det spektrum   från deras yta, betecknat med bokstäver som M, K, C mm. Spektra kan visa närvaron av kol, silikater eller metaller i asteroidens regolit, eller ytsmuts.

I studien har Masiero tittat på asteroider av M- och K-typ. M-typer är rika på metaller, medan K-typer består av silikater och andra material och tros vara kopplade till en uråldrig jättekollision mellan asteroider. Cirka 95 procent av jordskorpan och manteln består av silikater.

Men samma material i asteroider kan se olika ut beroende på asteroidens form, storleken på regoliten (stoft, småsten, stenblock) och asteroidens fasvinkel i förhållande till solen. Ur polarisationsstudierna drar Masiero slutsatsen att både M- och K-typ asteroider delar samma stoftrika yta av troilit, ett järnsulfidmaterial.

Masiero hävdar att bevisen för troilit är ett tecken på att dessa två typer av asteroider  kom från liknande typer av ursprungliga större objekt som senare bröts sönder och resulterade i de asteroider vi ser idag. Troilit är ett sällsynt järnsulfidmineral som finns på jorden men är vanligast i meteoriter. 

De olika övergripande sammansättningarna av asteroiderna kan kopplas till de olika lagren i de stora ursprungliga objekten. På samma sätt som jorden har en kärna, mantel och skorpa gjord av olika material, kan dessa typer av asteroider komma från de olika lagren av en större kropp.

Asteroiden Ceres kan ha haft en energikälla som upprätthållit enkelt liv.

 

Bild wikipedia av Ceres tagen av Dawn, 2015.

Ceres är det största kända objektet i Asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. Ceres kan ha ett lager av flytande vatten under isen på dess yta. I januari 2014 upptäcktes utsläpp av vattenånga från flera områden på Ceres.

Ny forskning från NASA visar  att Ceres kan ha haft en varaktig källa till kemisk energi och rätta typerna av molekyler som behövs för att driva vissa mikrobiella ämnesomsättningar. Även om det inte finns några bevis för att mikroorganismer någonsin har existerat på Ceres, stöder upptäckten teorier om att denna spännande dvärgplanet som är den största kroppen i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter, en gång i tiden kan ha haft förhållanden som var lämpliga för att stödja encelliga livsformer.

Vetenskaplig data från NASA:s Dawn-uppdrag som avslutades 2018, har tidigare visat att de ljusa, reflekterande områdena på Ceres yta till största delen består av salter som blivit över från vätska som sipprat upp från underjorden. Senare analyser under  2020 visade att källan till denna vätska var en enorm reservoar av saltlösning eller saltvatten under ytan. I annan forskning avslöjade Dawn-uppdraget också bevis för att Ceres har organiskt material i form av kolmolekyler, essentiellt, men inte tillräckligt på egen hand, för att stödja mikrobiella celler.

Närvaron av vatten och kolmolekyler är två viktiga bitar för liv. De nya upptäckterna av detta erbjuder en tredje: en långvarig källa till kemisk energi i Ceres forntida förflutna som kunde ha gjort det möjligt för mikroorganismer att överleva (om de funnits här).

 Detta resultat betyder inte att Ceres hade liv utan snarare att det sannolikt fanns "ingrediens" tillgängligt för liv om det skulle ha uppstått på Ceres. Det är osannolikt att den Ceres vi känner till idag har livsformer. I dag  är Ceres svalare, med mer is och mindre vatten än tidigare epoker. Det finns för närvarande inte tillräckligt med värme från radioaktivt sönderfall i Ceres för att hindra vatten från att frysa och den vätska som finns kvar har blivit en koncentrerad saltlösning.

Perioden då Ceres med största sannolikhet skulle ha varit möjlig för enkelt liv var mellan en halv miljard och 2 miljarder år efter att den bildades (eller för cirka 2,5 miljarder till 4 miljarder år sedan), när dess steniga kärna nådde sin högsta temperatur. Det var då varma vätskor kunde ha kommit in i Ceres underjordiska vatten.

Dvärgplaneten har inte heller fördelen av dagens inre uppvärmning som genereras av trycket och dragkraften från att kretsa runt en stor planet. Något som Saturnus måne Enceladus och Jupiters måne Europa har. Så Ceres största potential för livsmöjlig bränsle energi fanns i det förflutna.