Chockvåg runt en avslocknad stjärna överraskar astronomer

 

Bild https://www.eso.org  Very Large TElscope (VLG) ,tog detta foto  av en avslocknad stjärna som plötsligt skapade en chockvåg där den rör sig genom rymden (Källa: ESO/K. Iłkiewicz and S. Scaringi et al. Background: PanSTARRS)

"Vi fann något som aldrig tidigare har setts, och dessutom helt oväntat", beskriver Simone Scaringi, docent vid Durham University i Storbritannien och medförfattare till en artikel om upptäckten som publicerades i dagarna  i Nature Astronomy. "Våra observationer avslöjade ett kraftfullt utflöde som, enligt vår nuvarande förståelse inte borde finnas där", beskriver Krystian Ilkiewicz, postdoktor vid Nicolaus Copernicus Astronomiska Center i Warszawa, Polen och en av artikelns medförfattare. Utflöde är det som astronomer beskriver som material som kastas ut från en himlakropp.

Stjärnan det handlar om är  RXJ0528+2838 en vit dvärgstjärna som finns 730 ljusår bort och rör sig likt solen och andra stjärnor runt Vintergatans centrum. Under sin rörelse samverkar den med interstellär gas i rymden  mellan stjärnorna. Det skapar en typ av chockvåg som kallas bogchock, "innebärande en krökt båge av materia, liknande den vattenvåg som formas framför ett skepp", beskriver Noel Castro Segura. Noel är forskare vid University of Warwick i Storbritannien och medförfattare till artikeln. Bogchockvågor av detta slag skapas vanligtvis av material som strömmar utåt från stjärnan. Men i fallet med RXJ0528+2838 kan ingen av de kända mekanismerna helt förklara observationerna.

Vita dvärgstjärnor är den överblivna kärnan av en döende lågmassiv stjärna och i detta fall ovan med en solliknande följeslagare i omloppsbana. I dubbelsystem av detta slag överförs materia från följeslagaren till den vita dvärgen och bildar i vanliga fall en skiva runt den. Skivan förser den vita dvärgen med materia och en del av denna kastas ut i rymden vilket skapar kraftfulla utflöden. Men RXJ0528+2838 visar inga tecken på någon skiva vilket gör ursprunget till utflödet och nebulosan runt stjärnan till ett mysterium.

"Insikten att ett förmodat inaktivt och skivlöst system skulle kunna skapa en spektakulär nebulosa av detta slag var ett sällsynta ”ögonblick", beskriver Scaringi.

Forskarna upptäckte den märkliga nebulosalikheten runt RXJ0528+2838 på bilder tagna med Isaac Newton-teleskopet i Spanien. Dess ovanliga form föranledde ytterligare detaljobservationer med MUSE-instrumentet på ESO:s VLT. "Observationer med ESO:s MUSE-instrument gjorde det möjligt för oss att kartlägga bågchocken i detalj och analysera dess sammansättning. Detta var avgörande för att bekräfta att strukturen verkligen härstammar från det binära systemet och inte tillhör en orelaterad nebulosa eller ett interstellärt stoftmoln", beskriver Ilkiewicz.

Formen och storleken på bågchocken indikerar att det kraftiga utflödet från den vita dvärgen har pågått i minst 1000 år. Astronomerna vet inte exakt hur en död stjärna utan skiva kan driva ett så långvarigt utflöde.

Den vita dvärgen är känd för sitt starka magnetfält, vilket bekräftas med MUSE-data (MUSE är ett instrument som Europeiska sydobservatoriet i Tyskland använder). Detta fält kanaliserar materian från kompanjonstjärnan direkt till den vita dvärgen utan att bilda en skiva runt den. ”Våra fynd visar att även utan en skiva kan dessa system driva kraftfulla utflöden vilket avslöjar en mekanism vi ännu inte förstår. Upptäckten utmanar accepterade teorin av hur materia rör sig och samverkar i extrema dubbelstjärnsystem av detta slag”, förklarar Ilkiewicz.

Resultaten antyder att det finns en dold energikälla, möjligen i form av ett starkt magnetfält, men denna ”mystiska motor”, som Scaringi uttrycker det, behöver fortfarande hittas och undersökas. Enligt observationerna är det nuvarande magnetfältet enbart   starkt nog för att driva en chockvåg  i några hundra år, vilket endast delvis förklarar vad astronomerna ser.

För att bättre förstå egenskaperna hos skivlösa utflöden av detta slag måste utflöden från  fler dubbelstjärnsystem studeras. ESOs kommande Extremely Large Telescope (ELT) kommer att hjälpa astronomer att "kartlägga fler system som detta och även svagare för att utforska liknande system i detalj, vilket i slutändan bidrar till ny kunskap om den mystiska och ännu oförklarade energikällan" förutsäger Scaringi.

Gateway första rymdstationen som ska stationeras på månens baksida.

 

Bild wikipedia Illustration av Gateways Power and Propulsion Element (PPE) och Habitation and Logistics Outpost (HALO) i omloppsbana runt månen.

Utvecklingen fortsätter av NASAs Power and Propulsion Element, en soldriven farkost designad för att förse rymdstationen Gateway med ström under dess uppdrag i månens omloppsbana.

Power and Propulsion Element kunde generera 60 kilowatt effekt och startades framgångsrikt tidigare i fjol 2025. Resultatet blev att Element kan förse rymdfarkosten med tillräcklig kraft för höghastighetskommunikation, orienteringskontroll  samt förmågan att upprätthålla och manövrera mellan olika banor.

Power and Propulsion Element förvaltas av NASAs Glenn Research Center i Cleveland och byggs av industripartnern Lanteris Space Systems i Palo Alto, Kalifornien, teamen har säkrat elementets huvudelektriska system inuti skyddande yttre paneler. På däck för installation vid Lanteris Space Systems finns tre avancerade elektriska framdrivningssystem på 12 kilowatt, kontrollpaneler, tillverkade av L3Harris, samt fyra 6-kilowatts BHT-6000-controllpaneler byggda av Busek. Utrullningen av solpanelerna för Gateway är klar och det pågår testning vid Redwires anläggning i Goleta, Kalifornien. För mer information om NASAs månutforskningsuppdrag Artemis, besök denna länk från NASA.  

En Pulsars radiosignal förvränger radiosignaler i rymden

 

Bild wikipedia Principiell funktionsskiss av en pulsar. Strålningen lämnar denna i två smala knippen som sveper genom universum.

I 10 månader övervakade ett team lett av SETI-institutet pulsaren PSR J0332+5434 (även kallad B0329+54) för att studera hur dess radiosignal "glittrar" när den passerar genom gas mellan stjärnan och jorden. Teamet använde Allen Telescope Array (ATA) för att ta mätningar på mellan 900 och 1956 MHz och observerade långsamma, signifikanta förändringar i det blinkande radiosignalmönstret över tid.

Pulsarer är snurrande rester av massiva stjärnor som sänder ut radiovågor, en typ av ljus, i mycket precisa och regelbundna rytmer. Pulsaren har hög rotationshastighet och mycket stor täthet. Forskare kan använda känsliga radioteleskop för att mäta de exakta tidpunkter då pulsarer utsläpp anländer jorden i jakten på mönster som kan indikera fenomen som lågfrekventa gravitationsvågor. Gas i interstellärt rymd kan dock sprida pulsarens radiovågor och fördröja dem något. Att förstå och korrigera dessa små, föränderliga fördröjningar, som kan vara så små som tiotals nanosekunder (en nanosekund är en miljarddels sekund), hjälper till att hålla pulsarens timing så exakt som möjligt.

Likt stjärnljus "glittrar" i jordens atmosfär, "blinkar" även pulsarradiovågor i rymden. När signalen färdas genom elektronmoln mellan pulsaren och jorden skapar den ljusa och svaga pulser av radiofrekvenser. Dessa mönster är inte statiska utan de utvecklas när pulsaren och gasen och jorden rör sig i förhållande till varandra. Detta blinkande fördröjer pulserna, och mängden scintillation matchar omfattningen av fördröjningen. Genom att ofta övervaka en enda pulserande närliggande pulsar observerade teamet hur dess mönster skiftade och översatte dem till små tidsfördröjningar. Dessa metoder kan sedan korrigera de fördröjningar som är viktiga i de mest precisa pulsarexperimenten.

"Pulsarer är fantastiska verktyg som kan lära oss mycket om universum och galaxen," beskriver projektledaren Grayce Brown, praktikant vid SETI-institutet. "Sådana resultat hjälper inte bara pulsarvetenskapen utan även andra områden inom astronomin, inklusive SETI." Alla radiosignaler som passerar genom det interstellära mediet upplever scintillation (då någon materia avger strålning). Märkbar scintillation kan hjälpa SETI-forskare att skilja mellan människoskapade radiosignaler och signaler från andra solsystem.

ATA-observationerna (Allen Telescope Array) använde ett brett spektrum av radiofrekvenser av frekventa korta observationssessioner). Teamet mätte scintillationsbandbredden (storleken på utsläppen i det blinkande mönstret) nästan dagligen i ca 300 dagar med ATA och fann att mängden scintillation förändrades märkbart över tid från dagar till månader. Observationerna tyder på en övergripande långtidsvariation på cirka 200 dagar. Studien inkluderade också en nyutvecklad, mer robust metod för att uppskatta hur scintillation ökar med radiofrekvensen, med hjälp av ATA:s) breda frekvensområde. 

 "Allen-teleskopets grupp av teleskop är perfekt utformad för att studera pulsarscintillation tack vare dess nöjlighet att söka över breda bandbredder och förmåga att arbeta i projekt som måste pågå under långa perioder," beskriver Dr. Sofia Sheikh, medförfattare och Technosignature Research Scientist vid SETI-institutet.

Observationerna ger ett fönster in i pulsarer, jorden och rymden däremellan, vilket hjälper forskare att bättre förstå hur man kan skilja radiofrekvensstörningar från en signal av potentiellt artificiellt ursprung.

Artikeln finns på doi: 10.3847/1538-4357/ae0fff. 

Jordens magnetfält har levererat atmosfäriska partiklar till månens yta under miljarder år

 

Bild wikipedia Astronauten Charles Duke från Apollo 16 månlandning 1972  arbetar på månen med sin dräkt täckt av måndamm. Måndamm är mycket slipande och kan skada mänskliga lungor samt nerv- och hjärt-kärlsystem.

Ny forskning vid University of Rochester, publicerad i Nature Communications Earth and Environment, visar att jordens magnetfält kan leda partiklar från jordens  atmosfär med hjälp av solvinden ut i rymden. Jordens magnetfält har funnits i miljarder år och ovan  process har flyttat partiklar från jorden till månen under mycket lång tid.

"Genom att kombinera data från partiklar bevarade i månens ytas damm och grus,(kallat regolit) med hjälp av en beräkningsmodell av hur solvinden interagerar med jordens atmosfär kan vi spåra jordens atmosfärs och dess magnetfälts historia," beskriver Eric Blackman, professor vid institutionen för fysik och astronomi och framstående forskare vid  university of Rochesters laboratorium för laserenergiteknik (LLE).

Resultaten tyder på att månens jord inte bara kan innehålla ett historiskt register över jordens atmosfär utan också kan vara ännu mer värdefull än vad forskare en gång trodde för framtida rymdutforskare som ska bo och arbeta på månen då detta då kan användas.

Regolit som fördes tillbaka till jorden under Apollo-uppdragen på 1970-talet har gett forskarna viktiga ledtrådar. Studiet av dessa prover visar att månens regolit  innehåller flyktiga ämnen som vatten, koldioxid, helium, argon och kväve. Några av dessa flyktiga ämnen kommer från solens ständiga ström av laddade partiklar (solvinden). Men mängderna  särskilt kväve är för höga för att förklaras enbart av solvind.

År 2005 föreslog ett team lett av forskare från Tokyos universitet att en del av flyktiga ämnen kan ha kommit från jordens atmosfär. De hävdade att detta bara kunde ske under tiden innan jorden utvecklade ett magnetfält, eftersom de antog att magnetfältet skulle förhindra att atmosfäriska partiklar kunde försvinna ut i rymden.

Men forskarna vid URochester har nu upptäckt att processen kan fungera annorlunda. URochester-teamet inklusive Shubhonkar Paramanick, doktorand vid institutionen för fysik och astronomi och en Horton Fellow vid LLE; John Tarduno, William R. Kenan, Jr.-professor vid institutionen för jord- och miljövetenskap och Jonathan Carroll-Nellenback, beräkningsforskare vid Center for Integrated Research Computing och biträdande professor vid institutionen för fysik och astronomi  använde avancerade datorsimuleringar för att modellera hur och när regoliten kan ha förvärvat de grundämnen som hittats i Apollo-proverna.

Forskarna testade två scenarier. En modell av en "tidig jord" utan magnetfält  under en starkare solvind än den nuvarande. Den andra modellen en "modern jord" med sitt starka magnetfält med en svagare solvind. Simuleringarna visade att partikelöverföringen fungerar bäst i det moderna jordscenariot.

Det långsiktiga utbytet av partiklar innebär att månen kan ha en kemisk registrering av jordens atmosfär. Studier av månens jord skulle därför kunna ge forskare en sällsynt inblick i hur jordens klimat, hav och till och med liv utvecklades under miljarder år.

Den långsiktiga, stadiga överföringen av partiklar tyder också på att månens jord innehåller fler flyktiga ämnen än man tidigare trott. Ämnen som vatten och kväve skulle kunna stödja en långvarig mänsklig närvaro på månen, vilket minskar behovet av att transportera förnödenheter från jorden och gör månutforskning mer möjlig.

"Vår studie kan också få bredare konsekvenser för förståelsen av tidig atmosfärisk flykt på planeter som Mars, som idag saknar ett globalt magnetfält men tidigare hade ett liknande som jorden, tillsammans med sannolikt en tjockare atmosfär," beskriver Paramanick.

Varifrån i Vintergatan kommer neutriner och hur många träffar jorden

 

Bild https://news.ku.dk/  Karta över Vintergatan baserad på data från ESAs Gaia-teleskop (kredit: ESA).

De kallas spökpartiklar och de finns överallt. Biljoner av dem strömmar ständigt genom allt. Våra kroppar, jorden, kosmos, hela tiden utan att vi märker eller påverkas av det (vad vi vet). Dessa så kallade neutriner är elementarpartiklar och är osynliga, otroligt ljusa och bara sällan interagerar de med annan materia. Ovanligheten av deras interaktioner gör neutriner extremt svåra att upptäcka. Men när forskare lyckas fånga dem kan de erbjuda extraordinära insikter om universum.

Neutriner kommer till i våldsamma kosmiska händelser och även i kärnreaktioner inuti stjärnor. Nu har forskare vid Köpenhamns universitet tagit fram den mest omfattande modellen hittills där de kartlägger hur många neutriner alla stjärnor i vår egen Vintergata genererar och hur många som når jorden. Studiens resultat har nyligen publicerats i den vetenskapliga tidskriften Physical Review D. 

"För första gången har vi en konkret uppskattning av hur många av dessa partiklar som når jorden, var i galaxen flertalet kommer från och hur deras energi fördelas. Eftersom spökpartiklar kommer direkt från stjärnornas kärna kan de berätta saker som ljus och annan strålning inte kan," beskriver huvudförfattaren till den nya studien, postdoktor Pablo Martínez-Miravé från Niels Bohrinstitutet på Universitetet i Köpenhamn. Forskarna kombinerade avancerade stjärnmodeller med data från ESAs Gaia-teleskop för att kartlägga var neutriner i Vintergatan huvudsakligen härstammar från. 

Studien (se ovan) visar att den stora majoriteten kommer från området runt galaxens centrum (där de flesta stjärnor finns och även det svarta hålet finns), där de flesta stjärnor är koncentrerade särskilt i områden några tusen ljusår från jorden. 

Vid CERN i Schweiz finns forskning och infångning av neutriner se denna länk. 

Bevis för att mörk materia och neutriner kan påverka varandra

 

Bild wikipedia Den första observationen av en neutrino i en bubbelkammare  skedde 1970. Ovan visas hur en neutrino kommer från höger, träffar en proton och tre laddade partiklar lämnar spår efter sig. En myon uppstår och lämnar det långa spåret till det övre vänstra hörnet; protonen lämnar det korta spåret snett uppåt; det tredje spåret är en pimeson som skapats vid kollisionen.

Forskare är nu ett steg närmare att lösa ett av universums största mysterier då det i ny forskning visat att två av dess minst förstådda komponenter kan interagera (neutrinen och mörk materia), vilket ger ett sällsynt fönster in i kosmos mörkaste vrår.

Resultaten av studien från University of Sheffield handlar om sambandet mellan mörk materia den mystiska materian som utgör omkring 85 % av materian i universum och neutriner, en av de mest fundamentala och svårfångade subatomära partiklarna.

Forskare har överväldigande indirekta bevis för existensen av mörk materia och neutriner, även om de är osynliga och har en extremt liten massa har observerats med hjälp av enorma underjordiska detektorer.

Standardmodellen för kosmologi (Lambda-CDM), med sitt ursprung i Einsteins allmänna relativitetsteori hävdar att mörk materia och neutriner existerar oberoende av varandra och inte interagerar med varandra. 

Den nya forskningens resultat studeras lättast och utförligast i Nature Astronomy  som publicerats av forskare från University of Sheffield vilken visar att mörk materia och neutriner påverkar varandra. 

 I resultatet beskrivs  teorin och utmanar den tidigare kosmologiska modellen. Forskarna upptäckte tecken på att dessa svårfångade kosmiska komponenter kan interagera vilket ger en sällsynt inblick i delar av universum som vi svårligen kan se eller upptäcka.

Upptäckten av märkliga galaxer som inte kan kategoriseras enligt nuvarande kunskaper.

 

Bild https://science.nasa.gov  Fyra av de nio hittade galaxerna i det nyligen identifierade "platypus"-provet näbbjurprovet på svenska (upptäcktes i NASAs James Webb Space Telescopes Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS). En viktig egenskap som gör dem tydliga är deras punktliknande utseende. Bild: NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin); Bildbehandling: Alyssa Pagan (STScI)

Efter att ha sökt igenom NASAs James Webb Space Telescopes arkiv över omfattande extragalaktiska kosmiska fält beskriver ett litet team astronomer vid University of Missouri att de har identifierat ett urval av galaxer som har en tidigare oupptäckt kombination av egenskaper. "Det verkar som att vi har identifierat en population av galaxer som vi inte kan kategorisera enligt nuvarande katalogisering av galaxer. Huvudforskaren Haojing Yan jämför upptäckten med ett ökänt udda djur inom en annan vetenskapsgren: biologins taxonomibrytande näbbdjur som kan ses som en blandning av skilda djurarter.

 Å ena sidan är galaxerna extremt små och kompakta och liknar en punktkälla, men vi ser inte egenskaperna som skulle kunna förklara dem som kvasarer, ett aktivt supermassivt svart hål, vilket är vad de flesta avlägsna punktkällor är," beskriver Yan.

Teamet analyserade ur ett urval av 2 000 källor från flera Webb-undersökningar för att identifiera nio punktliknande källor som fanns för 12 till 12,6 miljarder år sedan (att jämföra med universums ålder på 13,8 miljarder år). Spektraldata gav astronomerna mer information än de skulle fått från en ensam bild men de nio källorna passar inte in i befintliga teorier eller katalogisering av galaxer. De är för långt bort för att vara stjärnor i vår egen galax och för svaga för att vara kvasarer. Kvasarer är så starkt lysande att de överglänser sina värdgalaxer. Även om spektra liknar de mindre avlägsna "grean peas"-galaxerna (en klass av kompakta, extremt stjärnbildande galaxer )  som upptäcktes 2009, är dessa nu upptäckta galaxer mycket mer kompakta. 

"Precis som spektra visar för resultat av allt eller inget på en gång liknar det näbbdjurets detaljerade genetiska kod om visar hur ovanligt djuret är, då det delar genetiska egenskaper med fåglar, reptiler och däggdjur," beskriver Yan. "Tillsammans visar Webbs avbildning och spektra att dessa galaxer har en oväntad kombination av egenskaper." Ett förslag som teamet föreslår är att Webb, som utlovat, avslöjar tidiga stadier av galaxbildning och utveckling av ett slag vi inte kunnat se innan Webbteleskopet började sitt arbete. Det är allmänt accepterat inom astronomisamhället att stora, massiva galaxer som vår egen Vintergatan växte fram genom att många mindre galaxer smälte samman. Men, frågar sig Yan, vad kom före små galaxer?

"Jag tror att denna nya forskning ställer oss inför frågan, hur börjar processen med galaxbildning? Kan sådana små, byggstensgalaxer bildas på ett tyst sätt, innan kaotiska sammanslagningar börjar, som de nu upptäckta galaxernas punktliknande utseende antyder?" beskriver Yan.

Forskningen presenterades vid en presskonferens vid American Astronomical Societys 247:e möte i Phoenix.