Rester av den första Jorden hittade.

 

Bild wikipedia Konstnärs skildring av en kollision mellan två planetkroppar, liknande den hypotetiska kollisionen mellan Theia och protojorden.  

Forskare vid MIT (Massachusetts Institute of Technology) med flera universitet (se nedan) har upptäckt extremt sällsynta rester av "protojorden", som bildades för cirka 4,5 miljarder år sedan innan en kolossal kollision oåterkalleligt förändrade den primitiva planetens sammansättning och skapade jorden som vi känner den idag. Studiens resultat, har publicerats nyligen i tidskriften Nature Geosciences.

 Studien kan hjälpa forskare att pussla ihop de ursprungliga ingredienserna som skapade den tidiga jorden och resten av solsystemet.

För miljarder år sedan var det tidiga solsystemet en virvlande skiva av gas och stoft som så småningom klumpade ihop sig och ackumulerades för att bilda de tidigaste meteoriterna, som i sin tur sammanslogs och bildade protojorden och övriga planeter.

I denna tidigaste fas var jorden troligen stenig och bubblade av lava. Mindre än 100 miljoner år senare slog en meteorit stor som Mars ner i protojorden i ett unikt "jättenedslag" som fullständigt förvrängde och smälte planetens inre, vilket effektivt återställde dess kemi. Det ursprungliga material som protojorden bestod av antogs ha blivit helt och hållet förvandlat. Genom kollisionen bildades enligt en teori (Theiateorin) den nuvarande jorden och månen. 

MIT-teamets resultat tyder på något annat. Forskarna har identifierat en kemisk signatur i en uråldrig bergart som är unik jämfört med merparten av andra material som finns på jorden idag. Signaturen är i form av en subtil obalans i kaliumisotoper som upptäckts i prover av mycket gamla och mycket djupt liggande bergarter. Teamet kom fram till att kaliumobalansen inte kunde ha orsakats av några tidigare stora nedslag eller geologiska processer som sker i jorden för närvarande.

Den mest troliga förklaringen till provernas kemiska sammansättning är att de måste vara överblivet material från protojorden som på något sätt förblev oförändrat, även när det mesta av den tidiga planeten påverkades och omvandlades.

"Det här är kanske det första direkta beviset på att vi har bevarat proto-jordmaterial", beskriver Nicole Nie, Paul M. Cook Career Development Assistant Professor of Earth and Planetary Sciences vid MIT. – Vi ser en bit av den mycket gamla jorden till och med innan det gigantiska nedslaget. Detta är häpnadsväckande eftersom vi förväntar oss att denna mycket tidiga signatur långsamt kom att raderas genom jordens utveckling.

Studiens övriga medförfattare inkluderar Da Wang från Chengdu University of Technology i Kina, Steven Shirey och Richard Carlson från Carnegie Institution for Science i Washington, Bradley Peters från ETH Zürich i Schweiz och James Day från Scripps Institution of Oceanography i Kalifornien.

Mörk materia kan kanske ge ett blått eller rött ljusfenomen

 

Bild wikipedia Galaxhopen MACS J0025.4-1222. Det rosa visar den vanliga materiens fördelning, det blå den mörka materiens.

Mörk materia är något som utgör större delen av universum, Ingen vet vad det är men potentiellt skulle det kunna upptäckas som ett rött eller blått ljus, visar ny forskning.

Studien tyder på att mörk materia som tidigare antagits vara osynlig kan lämna svaga, mätbara sken av ljus när det passerar genom regioner där substansen är närvarande något som utmanar tidigare antaganden om att ljus och mörk materia aldrig interagerar.

Närvaron av mörk materia är bara känd genom dess inverkan på gravitationskraften som formar galaxer och håller dem samman och det ifrågasätts därför sällan att mörk materia kan upptäckas i ljus.

– Det är en fascinerande idé, och vad som är ännu mer spännande är att den här "färgen" under vissa förutsättningar faktiskt kan vara detekterbar. Med nästa generations teleskop skulle vi kunna mäta det. Det betyder att astronomin kan berätta något helt nytt om den mörka materians natur vilket gör sökandet efter den mycket enklare beskriver forskarteamet vid university of York (se nedan).

I studien beskrivs hur dessa indirekta partikelinteraktioner skulle kunna testas i framtida experiment, vilket potentiellt gör det möjligt för forskare att utesluta vissa teorier om mörk materia medan de fokuserar på andra och därför hävdar forskarna att den nya studien kan peka på vikten av att ta hänsyn till dessa möjligheter i framtida utveckling av teleskop.

Att förstå mörk materia är fortfarande en av de största utmaningarna inom modern fysik. Nästa steg i detta arbete kan vara att bekräfta dessa upptäckter (av ljuspåverkan) vilket kan ge ett nytt sätt att söka efter ett ämne som hittills bara har avslöjat sig själv genom gravitation.

York-teamet beskriver att bilden kan vara mer komplex. Deras resultat tyder på att ljus kan få en subtil nyans – något rött eller blått – beroende på vilken typ av mörk materia det möter eller vad mörk materia består av Följande tre kandidater misstänks mörk materia bestå av. Axioner: (en hypotetisk elementarpartikel med spinn noll och då en boson) Dessa är en populär kandidat som har föreslagits i flera partikelfysikaliska teorier. 

Neutralinoer: (en supersymmetrisk partikel som är stabil och endast växelverkar svagt med materia) Detta är en annan typ av partikel som forskare tror kan vara en del av mörk materia. 

Fotoner: Även någon slag av fotoner (ljuskvanta) nämns som en möjlig förklaring  till mörk materia. 

Att upptäcka någon av ovan effekt skulle kunna öppna upp ett nytt sätt att studera den osynliga massa som dominerar kosmos. Forskningen är publicerad i tidskriften Physics Letters B av A. Acar, C. Isaacso, M. Bashkanov, D.P. Watts. School of Physics, Engineering and Technology, Department of Physics, University of York Heslington, York, Y010 5DD, UK

Det finns en svag punkt i jordens magnetfält

 

Bild https://www.esa.in Sydatlantisk anomali 2025 jämfört med 2014

Genom 11 års mätningar av  jordens magnetfält från den europeiska rymdorganisationen ESA:s satellitkonstellation Swarm har forskare upptäckt att det svaga området i jordens magnetfält över södra Atlanten. Den så kallade sydatlantiska anomalin  har expanderat med en yta som är nära hälften av det kontinentala Europa till yta sedan 2014. Jordens magnetfält är livsviktigt för livet på jorden. Det är en komplex och dynamisk kraft som skyddar oss från kosmisk strålning och laddade partiklar från solen.

Det genereras till stor del av ett globalt hav av smält, virvlande flytande järn som utgör den yttre kärnan cirka 3000 km under oss. Detta virvlande är som en snurrande ledare i en cykeldynamo och skapar elektriska strömmar som i sin tur genererar vårt ständigt föränderliga elektromagnetiska fält. Processerna är komplexa.

Swarm är ett Earth Explorer-uppdrag som utvecklats inom ramen för ESA:s Earth Observation FutureEO-program och består av en konstellation av tre identiska satelliter som exakt mäter de magnetiska signaler som kommer från jordens kärna, mantel, skorpa och hav, jonosfären och magnetosfären. 

Tack vare Swarm uppdraget får forskare  kunskap om de olika källorna till magnetism vilket hjälper till att förstå hur och varför magnetfältet försvagas på vissa platser och förstärks på andra. Idag är den sydatlantiska anomalin av särskilt intresse för rymdsäkerheten eftersom satelliter som passerar över regionen utsätts för högre doser av inkommande strålning. Något som kan leda till funktionsfel eller skador på kritisk hårdvara och strömavbrott.

De senaste resultaten från Swarm-uppdraget publicerades nyligen i Physics of the Earth and Planetary Interiors. Här visas att medan den sydatlantiska anomalin expanderade stadigt mellan 2014 och 2025 har ett område i Atlanten sydväst om Afrika upplevt en snabb försvagning av jordens magnetfält sedan 2020. 

"Den sydatlantiska anomalin är inte bara ett enda block", beskriver huvudförfattaren till studien Chris Finlay, professor i geomagnetism vid Danmarks tekniska universitet. – Det förändras på ett annat sätt i Afrika än i Sydamerika. Det är något speciellt som händer i den här regionen som gör att fältet försvagas.

Detta beteende är kopplat till märkliga mönster i magnetfältet vid gränsen mellan jordens flytande yttre kärna och dess steniga mantel, så kallade omvända flödesfläckar.

Professor Finlay beskriver: "Normalt skulle vi förvänta oss att se magnetfältslinjer komma ut från kärnan på södra halvklotet. Men under den sydatlantiska anomalin ser vi oväntade områden där magnetfältet istället för att komma ut ur kärnan, går tillbaka in i kärnan. Tack vare Swarm-data kan vi se att ett av dessa områden rör sig västerut över Afrika vilket bidrar till försvagningen av den sydatlantiska anomalin i denna region.

De senaste Swarm-resultaten belyser den dynamiska karaktären hos jordens magnetism. På södra halvklotet finns det till exempel en punkt där magnetfältet är särskilt starkt och på norra halvklotet finns  två. En runt Kanada och en runt Sibirien.

– När man försöker förstå jordens magnetfält är det viktigt att komma ihåg att detta inte är en enkel dipol som en stavmagnet. Det är bara genom att ha satelliter som Swarm som vi kan kartlägga den här strukturen fullt ut och se hur den förändras, beskriver professor Finlay.

Filaments strukturer sammanslås i molekylmolnet G34

 

Bild https://english.cas.cn/ Det molekylära molnet G34. Trefärgad sammansatt bild av WISE 3.4 (blå), 12 (grön) och 22 μm (röd) band (bakgrund). De vita konturerna representerar den integrerade intensiteten hos 13CO. De cyan och grönfärgade cirklarna indikerar H II-områden. (Bild av SUN Mingke)

Med hjälp av CO (J=1-0) molekyllinjedata erhållna från 13,7-metersmillimetervågsteleskopet vid Purple Mountain Observatory's Delingha Observatory, genomförde SUN Mingke, doktorand vid Xinjiang Astronomical Observatory of the Chinese Academy of Sciences och hans medarbetare en systematisk studie av det galaktiska molekylmolnet G34. De avslöjade här kollisionssignaturer och dynamiska mekanismer av trådliknande strukturer i denna region. G34 finns i riktning mot stjärnbilden Aquila, ungefär 10 000 ljusår från oss.

I studien identifierade forskarna två gigantiska filament, betecknade F1 och F2, i G34-regionen. Genom att analysera deras rumsliga fördelning och hastighetsrörelse fann forskarna tydliga bevis för pågående kollisioner mellan filamenten.

Fraktionerna av gas med hög kolonndensitet (N(H2)>1,0×1022 cm-2) inom F1 och F2 är relativt låga, endast 4,16 % respektive 8,33 %. I hela regionen är endast en tät klump rumsligt associerad med en WISE 22 μm infraröd stoftkärna. Fynden tyder på att F1 och F2 befinner sig i ett tidigt utvecklingsstadium och att här för närvarande bildas stjärnor med låg massa.

Dessutom ökar både hastigheten och linjemassan hos filamenten gradvis från sina ändar in mot centrum, i en antikorrelation med gravitationspotentialen. Detta indikerar att gravitationell potentiell energi omvandlas till kinetisk (rörelse) energi vilket belyser gravitationens betydelse för filamentutvecklingen.

Dessutom fann man inga H II-regioner associerade med F1 och F2, vilket tyder på att dessa storskaliga strukturer ännu inte påverkas av stjärnåterkoppling (påverkan från andra stjärnor) i joniserade regioner. Istället styrs deras dynamik främst av självgravitation. Vilket ger ytterligare stöd för scenariot att filamentkollision är en nyckelmekanism som driver utvecklingen av detta system.

Studien ger inte bara nya observationsbevis för bildandet och utvecklingen av filamentära strukturer utan belyser också den viktiga roll som gravitations drivna processer spelar för att forma dynamiken här. Resultaten bidrar till en djupare förståelse av de tidiga evolutionära mekanismerna i jättelika trådliknande strukturer i Vintergatan

Resultatet av studien har publicerats i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

Gravitation omformar magnetfält i stjärnhopar

 

Bild wikipedia infraröd bild av Kattassnebulosan av James Webb-teleskopet. Ett stjärnbildningsområde i molekylmolnet NGC 6334 som finns i riktning mot stjärnbilden Skorpionen 4500 ljus bort .

Astronomer har fångat den tydligaste bilden hittills av hur massiva stjärnor uppkommer vilket avslöjar ett dramatiskt samspel mellan gravitation och magnetfält i några av vår galax mest dynamiska stjärnbildningsområden.

Ett team under ledning av Dr. Qizhou Zhang från Centrum för astrofysik | Harvard & Smithsonian använde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) till att genomföra den mest omfattande och detaljerade kartläggningen hittills av magnetfält i 17 områden där massiva stjärnhopar  bildas just nu. Observationer som sträcker sig ner till bara några tusen astronomiska enheter (ungefär 10 gånger avståndet från solen till Pluto) och ger den första statistiska uppgiften om hur de osynliga krafterna magnetism och gravitation ger effekter som formar bildandet av stjärnor djupt in i gigantiska molekylmoln.

Nya ALMA-observationer (Almateleskopet finns i Chile) som Zhangs forskarlag gjort har gett viktig kunskap om hur dessa krafter konkurrerar och samverkar. Genom att mäta hur magnetfältens riktningar förändras på olika avstånd från unga protostjärnor fann forskarna att då gasen  tätnar börjar gravitationen vinna den kosmiska dragkampen mellan denna och magnetismen. Magnetfält, som till en början motstår gravitationen dras gradvis i linje med infallande gas vilket tydligt indikerar att gravitationen blir den ledande kraften som formar det kollapsande molnet.

Studien är den första där astronomer statistiskt visar hur de spårat hur magnetfält beter sig när gravitationen drar ett stjärnbildande moln inåt, mätt i tusentals astronomiska enheter, över ett stort urval av massiva stjärnhopsbildande områden. Resultaten avslöjade ett överraskande mönster: magnetfältets orienteringar sker inte bara slumpmässigt. I stället visar de två preferenser: ibland i linje med gravitationens riktning, ibland vinkelrät vilket visar ett komplext och utvecklande förhållande mellan dessa två kosmiska krafter.

 Resultaten av denna studie publicerades i The Astrophysical Journal som "Impact of Gravity on Changing Magnetic Field Orientations in a Sample of Massive Protostellar Clusters Observed with ALMA" av Q. Zhang et al. 

Ett mystiskt mörkt objekt har upptäckts därute i universum.

 

Bild https://www.mpg.de/ Överlagring av den infraröda strålningen (svart och vit) med radioemissionen (färg). Det mörka objektet med låg massa är beläget vid gapet i den ljusa delen av bågen på höger sida. © Keck/EVN/GBT/VLBA

Teamet använde ett nätverk av teleskop från hela världen, bland annat Green Bank Telescope, Very Long Baseline Array och European Very Long Baseline Interferometric Network. Data från detta internationella nätverk av teleskop korrelerades vid Joint Institute for VLBI ERIC i Nederländerna och bildade ett superteleskop i jordens storlek som kunde fånga de subtila signalerna av gravitationslinsning från det mörka objektet. De fann att objektet har en massa som är en miljon gånger större än solens och ligger i ett avlägset område i rymden, cirka 10 miljarder ljusår från jorden. En tid när universum bara var 6,5 miljarder år gammalt.

Detta objekt är med  lägst massa som hittats med denna teknik, med en faktor på cirka 100. För att uppnå denna känslighetsnivå var teamet behövt skapa en högupplöst bild av himlen med hjälp av radioteleskop runt om i världen. John McKean från University of Groningen, University of Pretoria och South African Radio Astronomy Observatory, vilken ledde datainsamlingen och är huvudförfattare till en artikel om fenomenet, beskriver: "Från den första högupplösta bilden observerade vi omedelbart en avsmalning i gravitationsbågen, vilket är ett tecken på att vi var något på spåren. Bara en liten klump av massa mellan oss och den avlägsna radiogalaxen skulle kunna orsaka detta. För att analysera den enorma datamängden var teamet tvunget att utveckla nya modelleringsalgoritmer som bara kunde köras på superdatorer. – Datan är så stor och komplex att vi var tvungna att utveckla nya numeriska metoder för att modellera den.

Det var inte okomplicerat eftersom det aldrig hade gjorts tidigare, beskriver Simona Vegetti vid Max Planck-institutet för astrofysik. "Vi förväntar oss att varje galax, inklusive vår egen Vintergata, ska vara fylld med klumpar av mörk materia, men att hitta dem och övertyga samhället om att de existerar kräver en hel del siffertuggande", fortsatte hon. Teamet använde en speciell teknik som kallas gravitationsavbildning, som gjorde det möjligt för dem att "se" den osynliga mörka materiaklumpen genom att kartlägga dess gravitationslinseffekt mot den radioljusbåge.

– Med tanke på hur känsliga våra data är förväntade vi oss att hitta minst ett mörkt objekt, så vår upptäckt stämmer överens med den så kallade "teorin om kall mörk materia" som mycket av vår förståelse av hur galaxer bildas bygger på, beskriver Devon Powell vid Max Planck-institutet för astrofysik och huvudförfattare till studien.. "Efter att ha hittat en kanske klump av mörk materia är frågan nu om vi kan hitta fler och om deras antal fortfarande kommer att stämma överens med modellerna."

Teamet analyserar nu insamlad data ytterligare för att bättre förstå vad det mystiska mörka objektet kan vara, men de tittar också på andra delar av himlen för att se om de kan hitta fler exempel på sådana mörka objekt med låg massa med samma teknik. Om de fortsätter att hitta sådana mystiska objekt i andra delar av universum, och om de verkligen visar sig vara helt utan stjärnor, kan vissa teorier om mörk materia vara uteslutna.

Röda jättestjärnor ses sällan explodera men de gör detta utan insyn för oss

 

Bild https://news.northwestern.edu/ Med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope har ett internationellt team fångat den mest detaljerade glimten hittills av en dödsdömd stjärna – markerad i rutan ovan – innan den exploderade. Upptäckten kan bidra till att lösa det flera decennier gamla mysteriet om varför massiva röda superjättar sällan exploderar. Bildkredit: NASA, ESA, CSA, STScI, Charles Kilpatrick, Aswin Suresh

Ett team av astronomer under ledning från Northwestern University har fångat den mest detaljerade bilden hittills av en dödsdömd stjärna innan den exploderade.

Med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope (JWST) har ett internationellt forskarlag för första gången identifierat en supernovas ursprungsstjärna eller föregångare, i mellanvågigt infrarött ljus. Dessa observationer i kombination med arkivbilder från rymdteleskopet Hubble – avslöjade en explosionen  från en massiv röd superjättestjärna, insvept i ett oväntat hölje av stoft. 

Astronomer har länge antagit att de tyngsta åldrande stjärnorna också kan vara de dammigaste. Dessa tjocka mantlar av stoft kan fördunkla stjärnornas ljus till den grad att de är helt omöjliga att upptäcka. De nya JWST-observationerna stöder hypotesen.

Upptäckten kan bidra till att lösa det flera decennier gamla mysteriet om varför massiva röda superjättar sällan exploderar. När allt kommer omkring förutspår teoretiska modeller att röda superjättar borde utgöra majoriteten av supernovor som kollapsar i kärnan. Den nya studien visar att dessa stjärnor exploderar, men att de helt enkelt är döljs och blir utom synhåll i tjocka moln av stoft. Först med JWST:s  kapacitet kan astronomer äntligen tränga igenom stoftet och har nu upptäckt dessa fenomen vilket överbryggar klyftan mellan teori och observation.

"I flera decennier har vi försökt bestämma exakt hur explosioner av röda superjättestjärnor ser ut", beskriver Charlie Kilpatrick vid Northwestern, som ledde studien.

– Det är först nu, med JWST som vi äntligen har den kvalitet på insamlad data genom observationer i infrarött ljus som gör att vi kan säga exakt vilken typ av röd superjätte som exploderade och hur dess omedelbara omgivning såg ut. Vi har väntat på att detta skulle hända att en supernova skulle explodera i en galax som JWST  hade observerat och som fanns i dennas insamlade data. Vi kombinerade då Hubbleteleskopets insamling av data med JWST-data för att helt karakterisera den här stjärnan för första gången beskriver Kilpatrick.

Studien är publicerad i The Astrophysical Journal Letters. Det är första gången som JWST har upptäckt en supernova.