Solar Orbiter spårar supersnabba elektroner tillbaka till solen

 

Bild https://www.esa.int/ Solar Orbiters instrument

Solar Orbiter är det mest avancerade  vetenskapliga observatorium som  skickats mot solen där det tar bilder av solen från närmare håll än någon rymdfarkost tidigare kunnat. Det är första gången ett instrument ser på solens polarområden.  Solen är den mest energirika partikelacceleratorn i solsystemet. Den piskar upp elektroner till nästan ljusets hastighet och slungar ut dem i rymden och översvämmar solsystemet med  "solenergirika elektroner" (SEE).

Forskare har nu använt Solar Orbiter för att lokalisera källan till dessa energirika elektroner och spåra det vi ser ute i rymden tillbaka till vad som faktiskt händer på solen källan från dessa utkast. De fann två typer av SEE med tydligt skilda bakgrunder: en kopplad till intensiva soleruptioner (explosioner från mindre fläckar på solens yta) och en till större utbrott av het gas från solens atmosfär (kända som "koronamassutkastningar", eller CME).

"Vi ser en tydlig uppdelning mellan 'impulsiva' partikelhändelser, där dessa energirika elektroner rusar iväg från solens yta i skurar via soleruptioner och 'gradvisa' i samband med mer utvidgande CME:er, som släpper ut en bredare våg av partiklar över längre tidsperioder", beskriver huvudförfattaren  till studien Alexander Warmuth vid Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP). Tyskland. – Vi kunde  identifiera och förstå dessa två grupper genom att observera hundratals händelser på olika avstånd från solen med hjälp av flera instrument – något som bara Solar Orbiter kan göra, tillägger Alexander. "Genom att gå  nära solen kunde vi mäta partiklarna i ett 'orört' tidigt tillstånd och på så sätt exakt bestämma tid och plats från varifrån de kom på solen."

Studien är den mest omfattande av SEE händelser hittills och händelserna upptecknas i en katalog som bara kommer att växa under Solar Orbiters aktiva tid. Den använde åtta av Solar Orbiters tio instrument för att observera mer än 300 händelser mellan november 2020 och december 2022.

"Det är första gången vi tydligt har sett den här kopplingen mellan energirika elektroner i rymden och deras källa på solen", tillägger medförfattaren Frederic Schuller, också denne vid AIP." Tack vare Solar Orbiter lär vi känna vår sol bättre än någonsin", beskriver Daniel Müller, ESA:s projektforskare för Solar Orbiter. Som resultat kan nu detaljerade analyser och sammanställningar nu sökas i en unik databas öppen för alla intresserade”. 

Avgörande är att upptäckten är viktig för vår förståelse av rymdvädret, där korrekta prognoser är avgörande för att hålla rymdfarkoster operativa och säkra. En av de två typerna av SEE-händelser är viktigast för rymdväderprognoser: den som är kopplad till CME:er, som tenderar att innehålla fler högenergirika partiklar och därmed hotar att orsaka mycket skada på elektronik. På grund av detta är det oerhört relevant för våra prognoser att kunna skilja mellan de två typerna av energirika elektroner.

– Kunskap som den här från Solar Orbiter kommer att hjälpa till att skydda  rymdfarkoster i framtiden, genom att låta oss bättre förstå  energirika partiklar från solen som hotar våra astronauter och satelliter, tillägger Daniel. "Forskningen är ett  bra exempel på kraften i samarbete. Studien var  möjlig tack vare den kombinerade expertisen och lagarbetet mellan europeiska forskare, instrumentteam från alla ESA:s medlemsstater och kollegor från USA."

Orsaken till potentiellt skadliga elektriska urladdningar på satelliters ytor

 

Bild https://www.lanl.gov/ Forskare vid Los Alamos National Laboratory har observerat att ökad elektronaktivitet på ytan av en rymdfarkost, som ex satelliten i den AI-genererade avbildningen ovan resulterar i en ackumulerad elektrisk laddning och slutligen en urladdning, liknande statisk elektricitet på jorden. Dessa urladdningar kan skada känslig elektronik ombord på satelliten. bild ChatGPT, DALL-E

För första gången har forskare upptäckt att antalet elektriska urladdningar på en rymdfarkost direkt korrelerar med antalet elektroner i den omgivande miljön. Det är information som kan hjälpa forskare att bättre förstå hur man skyddar utrustning i rymden. Urladdningar i rymdfarkosters miljö (SED) är tillfälliga elektriska haverier som kan skada känslig elektronik och kommunikationssystem ombord.

"Vi har länge vetat att dessa SED:er existerar"(Spacecraft environment discharges) , beskriver Amitabh Nag, forskare vid Los Alamos National Laboratory och huvudförfattare till en ny artikel som beskriver forskningen (se nedan). – Men vi har inte förstått sambandet mellan elektronerna i rymdmiljön och SED:er. För att göra det behövde vi två sensorer på en rymdfarkost: en som beräknande antalet elektroner och aktiviteten hos dessa elektroner och en annan som såg på radiofrekvenssignalen.

Dessa SED är vanligtvis resultatet av en skillnad i ytladdning orsakad av elektroner som ackumuleras på rymdfarkosters ytor i omloppsbana. Inte helt olikt statisk elektricitet på jorden. I rymden uppstår elektriska urladdningar i ansamling av energi på rymdfarkosten. Energi som så småningom når en tillräckligt hög spänning för att energi ska frigöras.

En satellit från försvarsdepartementet i geostationär omloppsbana, kallad STP-Sat6, har två sensorer ombord med vilka forskarna gavs en unik möjlighet att samtidigt titta på både radiofrekvens- och elektronaktivitetsdata.

"Vi kunde se hastigheten av SEDs som upptäcktes av radiofrekvenssensorn och jämföra den med aktiviteten hos elektronpartiklar inom ett visst spänningsområde", beskriver Nag. "Vad vi lärde oss var att topparna i SED korrelerade med topparna i elektronaktiviteten."– Vi observerade att när elektronaktiviteten ökar, särskilt i intervallet 7,9 till 12,2 keV, börjar rymdfarkosten ackumulera laddning. Detta fortsätter tills en brytpunkt nås och SED uppstår, beskriver Nag. "Den ledtiden öppnar dörren för potentiella prognosverktyg för att minska riskerna."

Framtida uppdrag skulle kunna integrera realtidsövervakning av elektroner med låg energi för att förutsäga och reagera på laddningshändelser innan de påverkar verksamheten. 

 För en utförlig rapport om problemet och dess eventuella lösning se denna artikel i 

I NASA:s SPHEREx program ingick en undersökning av den interstellära kometen 3I/ATLAS i augusti (resultat)

 

Bild NASA:s Webb Space Telescope observerar den interstellära kometen.

SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe Epoch of Reionization and Ices Explorer) är ett rymdobservatorium med uppdraget att söka  i kortvågigt infrarött ljus. Detta för att kartlägga rymden och mäta spektra i detta ljus från cirka 450 miljoner galaxer. I februari 2019 valdes SPHEREx ut av NASA för sitt nästa Medium-Class Explorers-uppdrag och slog ut två konkurrerande uppdragskoncept: Arcus och FINESSE. SPHEREx sköts upp den 12 mars 2025 med en Falcon 9 Block 5-raket tillsammans med PUNCH-mikrosatelliterna från Vandenberg Space Force Base. Huvudforskare i arbetet är James Bock vid California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena, Kalifornien.

SPHEREx uppdrag är att använda en spektrofotometer för att utföra en kartläggning av rymden genom att mäta nära-infraröd spektra från 0,75 till 5,0 mikrometer.

NASA:s SPHEREx observerade den interstellära kometen 3I/ATLAS mellan den 7 och 15 augusti. SPHEREx-teamet har analyserat data från insamlingen och en forskningsrapport finns tillgänglig online. 

 SPHEREx är ett av NASA:s rymdteleskop som observerar denna komet och ger mer information om dess storlek, fysikaliska egenskaper och kemiska sammansättning. Även NASA:s Webbteleskopet och Hubbleteleskopet observerade nyligen kometen. Även om kometen inte utgör något hot mot jorden, hjälper observationerna till att stödja byråns pågående uppdrag att hitta, spåra och bättre förstå objekt i solsystemet.

Centrum av Fjärilsnebulosan undersökt

 

Bild https://www.esa.int/ tagen av i tur och ordning (Hubble- Webb- ALMAteleskopet) NGC 2346 känd som Fjärilsnebulosan är en planetarisk nebulosa ( astronomiska nebulosor t som består av materia som små och medeltunga stjärnor i slutfasen av existens strålar ut) 4 760 ljusår bort från jorden belägen nära himmelsekvatorn i stjärnbilden Enhörningen

Fjärilsnebulosan är en bipolär nebulosa vilket innebär att den har två lober som sprider sig i motsatta riktningar som bildar fjärilens "vingar". Ett mörkt band av dammig gas blir  fjärilens "kropp". Detta band är munkformat och ses från sidan från oss sett vilket döljer nebulosans centrala stjärna. Det är en mycket gammal solliknande stjärna som ger nebulosan den energi som får gas och stoff  att lysa. Den dammiga nebulosans munkformation kan vara anledningen till att nebulosans gas stoppas från att flöda ut från stjärnan lika mycket i alla riktningar.

Den nya Webb-bilden zoomar in på mitten av Fjärilsnebulosan och dess dammiga munkform, vilket ger en oöverträffad bild av dess komplexa struktur. Bilden använder data från Webbs Mid-InfraRed Instrument (MIRI) som arbetar i integralt fältenhetsläge. Detta läge kombinerar en kamera och en spektrograf för att ta bilder vid många olika våglängder samtidigt vilket avslöjar hur ett objekts utseende förändras utifrån våglängden. Forskargruppen kompletterade Webb-observationerna därefter med data från ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), ett kraftfullt nätverk av radioparabolantenner.

Forskare som analyserade dessa Webb-data identifierade nästan 200 spektrallinjer, som var och en innehåller information om atomerna och molekylerna i nebulosan. Dessa linjer avslöjar nästlade och sammankopplade strukturer som spåras från olika kemiska arter.

Forskargruppen har lokaliserat platsen för Fjärilsnebulosans centrala stjärna, som värmer upp ett tidigare oupptäckt stoftmoln runt den, vilket får den senare att lysa starkt vid de mellaninfraröda våglängder som MIRI är känslig för. Placeringen av nebulosans centrala stjärna har varit oklar fram till nu, eftersom detta omslutande stoft gör den osynlig vid optiska våglängder.

Tidigare sökningar efter stjärnan saknade den kombination av infraröd känslighet och upplösning som krävs för att upptäcka dess skymmande varma stoftmoln. Med en temperatur på  ca 220 000 Celsius är detta en av de hetast kända centralstjärnorna i en planetarisk nebulosa i vintergatan.

Intressant nog upptäckte teamet också ljus som avges av kolbaserade molekyler så kallade polycykliska aromatiska kolväten, eller PAH. De bildar platta, ringliknande strukturer, ungefär som de bikakformer som finns i bikupor. På jorden hittar vi ofta PAH:er i rök från lägereldar, bilavgaser eller bränt rostat bröd. Med tanke på var PAH:erna finns misstänker forskargruppen att dessa molekyler bildats när en "bubbla" av solvind från den centrala stjärnan sögs in i gasen som omger den. Detta kan vara det första beviset någonsin på att PAH:er bildas i en syrerik planetarisk nebulosa något som ger en viktig inblick i detaljerna om hur dessa molekyler bildas.

Studieresultatet publicerades nyligen  i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. https://doi.org/10.1093/mnras/staf1194 

Nya rön om Wow! signalen

 

Bild wikipedia  Wow! signal representerad som "6EQUJ5". Originalutskriften med Ehmans handskrivna ark som finns bevarad i Ohio History Connection.

Wow!-signalen var en stark smalbandssignal som upptäcktes den 15 augusti 1977 vid Ohio State Universitys radioteleskop Big Ear i USA och som sedan bekräftade fortsatt sökande efter utomjordisk intelligens. Signalen verkade komma från stjärnbilden Skytten och bar förväntade kännetecken av utomjordiskt ursprung. 

Nu har forskare från Arecibo Wow! Projektet åter analyserat årtionden av tidigare opublicerade arbeten om denna vilket ger den mest exakta karakteriseringen hittills av den gåtfulla signalen och avslöjar nya ledtrådar om dess ursprung.

Studien går tillbaka till arkivdata från Ohio State Universitys SETI-program, inklusive data som inte undersökts i tidigare analyser, och tillämpar moderna signalanalystekniker. Resultaten förfinar  analysen av Wow! Signalen. 

Platsen för signalen: Två intilliggande himmelsfält, centrerade vid rektascensioner 19h 25m 02s ± 3s eller 19h 27m 55s ± 3s, och deklination –26° 57′ ± 20′ (J2000). Detta är både mer precist och något förskjutet från tidigare uppskattningar.

Intensitet: En maximal flödesdensitet som överstiger 250 Janskys, mer än fyra gånger högre än det vanligen angivna värdet.

Frekvens: 1420,726 MHz, vilket placerar den stadigt i vätgaslinjen men med en högre radialhastighet än vad som tidigare antagits.

Dessa nya rön kan hjälpa till att förklara varför årtionden av uppföljande observationer har misslyckats med att hitta signalens källa.

"Våra resultat löser inte mysteriet med Wow! Signal, säger huvudförfattaren professor Abel Méndez vid Planetary Habitability Laboratory vid University of Puerto Rico i Arecibo. – Men de ger oss den tydligaste bilden hittills av vad det var och var den kom från. Den nya studien stärker argumenten för ett naturligt astrofysikaliskt ursprung, samtidigt som radiosignaler frön intelligent källa  blir en allt mer osannolik förklaring till signalen.

Hypotesen är nu att Wow! Signalen orsakades av en plötslig ljusning av vätelinjen i interstellära moln, utlöst av en kraftfull transient strålningskälla som en magnetars flare eller mjuk gammarepeater (SGR). Maserflare eller överstrålningsmekanismer kan ha gett upphov till en smalbandsemission som överensstämde med egenskaperna av Wow! Signal. Denna hypotes förklarar alla observerade egenskaper hos signalen och föreslår att den kan representera den första registrerade maserliknande flare i vätelinjen. 

 

Studien avslutar inte fallet, beskriver Méndez. "Den öppnar det igen. Men nu med en mycket säkrare karta på var den kom från och troligaste förklaring.

 Medlemmar i Arecibo Wow! Teamet består av Abel Méndez från PHL @ UPR Arecibo, Kevin Ortiz Ceballos från Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, Jorge I. Zuluaga från SEAP/FACom Institute of Physics, University of Antioquia, Kelby D'Angelo Palencia-Torres, från UPR Rio Piedras, Alisson Smith från UPR Mayagüez, Emmanuel J. Morales Butler från UPR Utuado, Héctor Socas-Navarro från European Solar Telescope Foundation, David Kipping från Columbia University, Hodari-Sadiki Hubbard-James från Agnes Scott College, Mariangelly Díaz-Rodríguez från Boeing/Florida State University, Alondra Cardona från University of Arizona, Mai Le från Agnes Scott College och Alejandro Ricón-Torres från Interamerican University of Puerto Rico i Bayamón.

Forskningens resultat har skickats in till Astrophysical Journal och finns nu tillgänglig på denna länk. 

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.